Push-the-Bit RSS

Halliburtons iCruise Push-the-Bit RSS (Bild: Halliburton)

Zwei Servicefirmen, die für Point-the-Bit-Rotationslenksysteme (RSS) bekannt sind, haben 2016 beschlossen, ihre eigenen Push-the-Bit-Werkzeuge zu entwickeln. Ihre Angebote zielen auf eine höhere Werkzeugzuverlässigkeit, Auslastung, glattere Bohrlöcher und eine höhere Beständigkeit der Bohrleistung von Bohrloch zu Bohrloch ab, so die Unternehmen.

Halliburtons Geopilot Point-the-Bit-RSS war ein „Arbeitstier“, aber das Unternehmen strebte die Entwicklung eines Push-the-Bit-Systems an, das komplexe Bohrlöcher handhaben, zuverlässig sein und konsistente Ergebnisse liefern konnte. Laut Paul Bond, Produktmanager von Halliburton RSS, stimmen die Bohrleistungen für mehrere Bohrlöcher auf demselben Gebiet aufgrund einer Reihe von Faktoren möglicherweise nicht überein.

"Sie können einen Brunnen in einem Offshore-Feld bohren, und es ist ein Rekord, aber der nächste Brunnen läuft möglicherweise nicht so gut", sagt er.

Halliburton entschied sich, die Technologiesprünge zu nutzen - Elektronikgehäuse, ausgefeilte Algorithmen und Hochgeschwindigkeitsprozessoren -, die seit der Entwicklung früherer Systeme entstanden waren.

„Wir haben diese Technologie genutzt, um einige dieser Verbesserungen in Bezug auf Zuverlässigkeit und Lenkbarkeit in das Werkzeug einfließen zu lassen und mit dem Werkzeug schnell zu bohren“, sagt er.

Das Ergebnis war iCruise, das im dritten Quartal 2018 eingeführt wurde. Das „i“ in iCruise steht für Intelligenz, erklärt Bond. Das Äußere des Werkzeugs „sieht einfach und robust aus“, während das Innere große Datenmengen in Echtzeit erfasst und an den Bediener übermittelt.

Einmal pro Umdrehung kommen drei Bremsbeläge aus dem Werkzeug, sodass jedes Bremsbelag mit 400 Umdrehungen pro Minute sechsmal pro Sekunde an derselben Stelle herauskommt, um den Bohrer in die Richtung zu drücken, in die der Bohrer das Bohrloch lenken möchte. Ein komplexes Steuerungssystem berücksichtigt 1.000 Messungen der Werkzeugfläche pro Sekunde, um zu bestimmen, wann das Pad gesendet werden soll.

"Das ist die Art von Intelligenz, die wir in sie stecken", sagt Bond. „Wir speichern viele Informationen in den Tools und verwenden diese Informationen, um die allgemeine Zuverlässigkeit zu verbessern.“

Diese Messungen der Spannungen, Temperaturen und Vibrationen des Werkzeugs werden ebenfalls pro Sekunde vorgenommen und im Systemspeicher gespeichert, sodass eine intelligente Echtzeitdiagnose möglich ist. Die enorme Datenmenge, die bei jedem Durchlauf generiert wird, kann verwendet werden, um „anhand des Verlaufs dieser Komponenten herauszufinden, wann bestimmte Komponenten des Tools stillgelegt werden müssen, bevor sie ausfallen“, sagt Bond. "Dies bringt die Diagnose auf ein neues Niveau."

Der Entwurfsprozess von Halliburton beinhaltete die Verwendung der digitalen Zwillingsmodellierung. "Es gibt uns eine gute Vorstellung davon, wie es im digitalen Raum funktionieren würde, bevor wir überhaupt den Brunnen bohren."

Der digitale Zwilling kann mit guten Plänen verwendet werden, um das Bohren vorhersehbarer, wiederholbarer und konsistenter zu machen, als wenn nur ein manueller Richtungsbohrer verwendet wird, sagt er.

„Wir könnten Modelle in einen Oberflächencomputer einfügen und Bohrplan und -kriterien festlegen, um andere Bohrlöcher zu vermeiden, und eine Automatisierungsplattform entwickeln, bei der das Oberflächensystem Befehle an das Werkzeug generiert, damit das Werkzeug dem Bohrlochplan folgt“, sagt Bond.

Halliburton führte diesen Versuch auf einem Prüfstand durch, wobei ein Computer im November 2018 in Texas Befehle direkt an das iCruise-Tool generierte.

„Wir haben es mit einem Bau und einer 11-Grad-Drehung geplant und es folgte genau dem Plan“, sagt er. Durch das Hinzufügen des Vertrauens in diese Technologie könnte der Bedarf an so vielen direktionalen Bohrern vor Ort verringert werden.

Das System selbst kann Doglegs von 18 Grad verarbeiten. iCruise ist in den Größen 4 3/4 Zoll, 6 3/4 Zoll, 8 Zoll und 9 1/2 Zoll erhältlich.

Die Halliburton-Ingenieure bereiten das intelligente lenkbare iCruise-System für einen Testlauf auf einem Prüfstand vor (Bild: Halliburton)

Laut Halliburton haben die Modularität des iCruise BHA und seine präzisen Lenkfähigkeiten zu glatten Bohrlöchern mit geringerer Tortuosität geführt, was zu schnelleren Stolpergeschwindigkeiten nach dem Bohren von Seitenteilen mit einer Länge von mehr als 2 Meilen geführt hat.

Bisher hat Halliburton mit iCruise 250.000 Fuß in mehreren Becken in Nordamerika, im Nahen Osten und in Argentinien gebohrt. Es soll später in diesem Jahr im Golf von Mexiko und vor der Küste Norwegens eingesetzt werden.

"Dies wird unser Arbeitstier sein", sagt Bond.

Magnus
Als Weatherford die Schaffung eines Push-the-Bit-Angebots ins Auge fasste, arbeitete das Serviceunternehmen schnell im Entwicklungsprozess mit Ingenieuren zusammen, die mit Push-the-Bit-Systemen vertraut waren, und führte Informationssitzungen mit Kunden durch, um deren Bedürfnisse und Wünsche vollständig zu verstehen in einem Push-the-Bit-RSS und gleichzeitig ein Werkzeug zu entwerfen und herzustellen.

Weniger als ein Jahr später, im April 2017, verfügte Weatherford über ein voll funktionsfähiges Werkzeug auf einem Prüfstand in Oklahoma, und im April 2018 brachte Weatherford seinen Magnus-RSS-Push-the-Bit mit einem 6 3/4 Zoll-Kragen auf den Markt. Bis Februar hatte das Unternehmen mit Magnus mehr als 200.000 Fuß in den USA, in Mexiko und im Nahen Osten gebohrt.

Etienne Roux, Weatherfords Präsident für Bohren und Evaluieren, sagte, das Unternehmen habe aus einer Reihe von Gründen in die Entwicklung eines Push-the-Bit-Systems investiert Inhärenter Designunterschied zwischen Point-the-Bit- und Push-the-Bit-Systemen.

"Alle drehbaren lenkbaren Systeme sind komplex", sagt er. "Push-the-Bit-Systeme sind jedoch weniger komplex."

Weatherfords Magnus Push-the-Bit RSS (Bild: Weatherford)

Ein Teil der treibenden Herausforderung für das Push-the-Bit-Systemdesign sei, dass die Kunden wünschen, dass die Kosten für den Bau von Bohrlöchern gesenkt werden. Jahrelang seien die Preise für Push-the-Bit-RSS-Vorgänge nicht gesunken, was größtenteils auf ein Duopol im Push-the-Bit-Bereich zurückzuführen sei. Wenn ein System ausfiel, musste es außerdem häufig weit weg zur Reparatur geschickt werden, was Kapitalineffizienz und kostspielige Verfügbarkeitsbeschränkungen zur Folge hatte. Die Kunden wollten ein optimiertes System, um die Wahrscheinlichkeit eines Rohrstaus zu minimieren, und sie wollten ein System, das ein glattes Bohrloch liefert, das gewartet und dem Betrieb so nahe wie möglich gebracht werden kann.

Magnus soll laut Roux die Gesamtkosten für den Brunnenbau senken. Das Werkzeug selbst kann mit weniger Wartungsaufwand im Vergleich zu anderen Systemen weiter, länger und tiefer bohren.

Magnus ist ein robustes Werkzeug, und sein optimiertes Design minimiert laut Angaben des Unternehmens Probleme mit festsitzenden Rohren.

Eines der wichtigsten Designmerkmale von Magnus ist das Trio unabhängiger Pads, das Weatherford als Reaktion auf Kundenwünsche für eine RSS-Methode entwickelt hat, die zu einem reibungsloseren Bohrloch führen würde, fügt er hinzu. Die Pads kommen in vorbestimmten Intervallen heraus, um das Bit in die erforderliche Richtung zu bewegen. Alle drei Pads können bei Bedarf abgeschaltet werden, was zum ersten Mal eine echte unabhängige Pad-Steuerung ermöglicht, die glattere Bohrlöcher und effizientere Gehäuse-Ausgänge ermöglicht, sagt er.

"Magnus eliminiert Mikrodoglegs und Tortuosität, die Dinge, die die Fertigstellungs-Leute hassen, die über die gesamte Lebensdauer des Bohrlochs viel Geld kosten und die langfristige Produktionsprobleme lösen können", sagt Roux.

Das System verfügt über eine Dogleg-Fähigkeit von mehr als 10 Grad, wenn eine Kurve erstellt werden soll, und eine Hochgeschwindigkeitsabtastung überprüft die Position der Werkzeugoberfläche. Weatherford hat seine Größe von 950 Werkzeugen für 12 1/4 Zoll Lochabschnitte kommerzialisiert und eine 11 Zoll Kragenversion von Magnus wird noch in diesem Jahr erhältlich sein.

Weatherford führte Magnus im November 2018 im mexikanischen Sektor des Golfs von Mexiko für einen Kunden. In dieser Anwendung ersetzte Magnus das Push-the-Bit-RSS-Tool eines Konkurrenten für einen Brunnen in einer Wassertiefe von 160 Metern.

„Wir haben es geschafft, die Durchdringungsrate und die Zeit bis zur vollständigen Tiefe des Mitbewerbers zu übertreffen“, sagt Roux.

Kundenkennzahlen erforderten einen ROP bei oder über 9 m / h durch den Abschnitt, und Magnus lieferte laut Weatherford mehr als 16 m / h. Darüber hinaus war es nach Angaben des Unternehmens entscheidend, dass die Aufbaurate bei weniger als 3,75 DLS lag, die Magus weiter lieferte, und bei 3,67 DLS.

Mit Blick auf die Zukunft will Weatherford Magnus noch vollständiger automatisieren. Weatherford ist beispielsweise eine Feineinstellungssoftware, mit der die Richtung und der Azimut auf ähnliche Weise wie bei der Neigungssteuerung automatisch gemessen werden können, sodass Echtzeiteinstellungen vorgenommen werden können, um auf einer vordefinierten Bohrlochbahn und einem vordefinierten Azimut zu bleiben.

"Wir machen eine Menge Arbeit, um es möglich zu machen, Magnus autonom zu betreiben", sagt Roux.

Weatherford-Ingenieure setzen den Magnus-Push-the-Bit-RSS ein (Bild: Weatherford)