Licht auf Brunnen werfen

Equinor hat bei seinem Johan Sverdrup Glasfaser verwendet und plant, diese bei Martin Linge-Bohrlöchern einzusetzen. (Foto: Equinor)

An der Oberfläche scheint die Überwachung und Überwachung von Bohrlöchern eine naheliegende und vorteilhafte Aufgabe zu sein. Wenn Sie wissen, was in Bohrlöchern passiert, können die Bediener sie dazu bringen, mehr zu produzieren, die Injektion oder den Gaslift zu ändern, Methoden anzuwenden und geschlossene Bohrlöcher freizuschalten. Offshore Engineer befasst sich mit den jüngsten Aktivitäten.

Die Palette der Tools und die Funktionen dieser Tools haben sich gegenüber dem Vorjahr verbessert, und die Daten, die sie sammeln können, nehmen rasant zu. Durch Abhören des Geschehens oder Überwachen der Temperatur in einem Brunnen können sie beispielsweise den genauen Ort des Wasserdurchbruchs ableiten, ob ein Ventil geschlossen hat oder nicht, oder sogar die Art und Menge der durch einen Brunnen fließenden Flüssigkeiten. Wenn überhaupt, können mit diesen Technologien mehr Daten erstellt werden, als die Betreiber derzeit zu tun wissen.

Einige dieser Technologien wurden Ende letzten Jahres auf dem Inwell Surveillance and Monitoring-Seminar der SPE in Aberdeen, Großbritannien, vorgestellt. Aber so war ein Paradoxon; In der britischen Nordsee wird trotz der verfügbaren Technologien nur sehr wenig überwacht.

Glenn Brown von der Oil & Gas Authority (OGA) verwies auf Zahlen aus dem Jahr 2018, aus denen hervorgeht, dass von 550 Bohrlochinterventionsaktivitäten in den 2200 Bohrlochbeständen des Vereinigten Königreichs nur 58 überwacht wurden (im Jahr 2017 betrug die Gesamtzahl der Interventionen 627). Die Zahlen erzählen möglicherweise nicht die ganze Geschichte. Die Überwachung mit im Bohrloch vorinstallierten Werkzeugen wird nicht gezählt, da es sich nicht um eine Intervention oder eine Aktivität zum Zugriff auf das Bohrloch handelt. Dennoch weist Michael Hannan, ehemals Mitglied der OGA, auf die Kenntnis von drei Bohrlöchern in der Nordsee mit fest installierter Glasfaserüberwachungstechnologie hin (andere Überwachungstechnologien sind verfügbar).

"Wir sind in einem wirklich armen Ort", sagt Brown. „Wir haben fast 2.500 aktive Bohrlöcher und im vergangenen Jahr weniger als 60 Überwachungsaktivitäten im Bohrloch. Unsere Perspektive ist, dass sich das falsch anfühlt.

„Wenn ein Brunnen mit elektrischen Tauchpumpen vollständig instrumentiert ist und alle paar Wochen getestet wird, ist Null wahrscheinlich in Ordnung. Aber viele Felder haben das nicht. Es geht darum, die Chance zu verstehen und voranzukommen. Ich würde 20% Überwachungsrate erwarten. Warum würdest du das nicht tun? Es ist niedrig hängende Frucht. Wir kratzen uns am Kopf. Warum machen wir nicht mehr davon? “

Die mangelnde Überwachung ist möglicherweise einer der Gründe dafür, dass die Anzahl der stillgelegten Bohrlöcher im Jahr 2018 mit 30% der Gesamtzahl genau so hoch bleibt wie im Jahr 2017. Niemand schaut in diese Brunnen, um zu sehen, was getan werden kann, um sie wiederherzustellen.

Ein Teil des Problems sind Anreize, sagt Simon Strombeg, Untergrundmanager bei EnQuest. Eine Metrik, die ein Anreiz sein sollte, die Produktionseffizienz (PE), ist tatsächlich ein Anreiz für diese Arbeit, sagt er. Es wurde festgestellt, dass sich die PE von 60% im Jahr 2012 auf 74-75% im Zeitraum 2017-2018 verbessert (immer noch unter dem Ziel von 80%). „Die Produktionseffizienz für die Nordsee ist jedoch nicht real“, sagt Strombeg. „Es wird von der Notwendigkeit einer Metrik angetrieben. Wenn ich jedoch sage, dass wir eine Produktionseffizienz von 92% haben, glaubt mein CEO, dass ich 92% der verfügbaren Produkte optimiert und produziert habe. In Wirklichkeit ist das nicht wahr. Ich denke, die meisten Leute schauen sich die Kapazität an und stellen die Produktion darüber. “ Stattdessen sollte es sein, welcher Anteil der wirtschaftlichen Grenze. "Wenn es so ist, kann ich ehrlich sein, wenn es um Potenzial geht", sagt er. „Das heißt, ich habe die Möglichkeit, die ich verfolgen sollte. Das bedeutet, dass mein Manager an diesem Potenzial interessiert sein sollte. “

Strombeg hat ein „Choke-Modell“, um diese Gelegenheit positiver zu betrachten. Es wird untersucht, was mit dem aktuellen Status möglich ist, was mit zusätzlicher Arbeit möglich ist und was mit der aktuellen Technologie unwirtschaftlich ist, basierend auf der aktuellen Produktion, der aktuellen Kapazität und der wirtschaftlichen Grenze über den gesamten Produktionsstrom hinweg, vom Reservoir über Bohrlöcher bis hin zu Sammelsystemen und so weiter auf. „Alles beginnt mit der Überwachung“, sagt er, da dies alles antreibt, aber dann ist eine Überwachung in jedem Teil der Produktionskette erforderlich.

"Die OGA sollte den PE-Benchmark überdenken, damit er zu einem Instrument wird, um Investitionen voranzutreiben, und nicht zu einem Instrument, gegen das Geschäftsführer schießen können, um die Ziele für die Verwaltung zu erreichen", sagt Strombeg. Andere Anreize wären ebenfalls hilfreich, ebenso wie die Zusammenarbeit über Felder hinweg, um den Betrieb zu vergrößern, und die Vereinfachung von Vermögenswerten, die für Felder gebaut wurden, die 100.000 Barrel Öläquivalent pro Tag (boe / d) produzieren, jetzt nur noch 5.000 unterstützen.

Gesunder Menschenverstand
Das Aberdeen-Technologieunternehmen Well-SENSE hat FiberLine Intervention (FLI) entwickelt, eine Opfer-Glasfaser-Sensortechnologie zur Überwachung von Bohrlöchern. Es ist in einen Brunnen gefallen und spult dabei nackte Fasern aus. In der Tiefe des Bohrlochs erkennt die Faser dann verschiedene Parameter - dh Schall (verteilte akustische Erfassung / DAS) und Temperatur (verteilte Temperaturerfassung / DTS), je nachdem, was gewünscht wird - und diese Daten werden in Echtzeit an die Oberfläche übertragen.

Es können mehrere Fasern gleichzeitig herausgespult werden, und das System kann Einzelpunktsensoren für verschiedene Anwendungen wie Druck und Temperatur, Position des Gehäusekragens usw. enthalten. Wenn der Vorgang abgeschlossen ist, können Sonde und Faser im Bohrloch verbleiben Ermessen des Betreibers, wo es sich verschlechtert.

Die erste Runde der Offshore-Bereitstellung der Technologie wurde im vergangenen Jahr (2019) mit DTS- und DAS-Operationen in Malaysia und der Nordsee durchgeführt. Eine nächste Generation, die in Kürze erhältlich sein wird, wird Halte- und Widerstandsmessungen anbieten, sagt Craig Feherty von Well-SENSE. Die Daten können verwendet werden, um Lecks zu erkennen, Injektionsprofile zu erstellen, Gasliftdiagnosen, vertikale seismische und mikroseismische sowie planmäßige Richtungsuntersuchungen durchzuführen.

„Das Erstaunliche an der verteilten Messung auf bloßen Fasern ist die hohe Empfindlichkeit“, sagt Feherty. „Noch wichtiger ist, dass Sie in Echtzeit über die gesamte Länge der Faser im Bohrloch schauen können. Die drahtgebundene Protokollierung ist zeitaufwändig und Sie müssen zur richtigen Zeit am richtigen Punkt sein. Bei der verteilten Messung sehen wir alles zur richtigen Zeit in Echtzeit und das ist leistungsstark. Wir können schnell Umfragen durchführen und feststellen, wo Probleme liegen. “

Eine Well-Sense FLI-Sonde und ein Launcher.
(Bild: Gesunder Menschenverstand)

Silixa
Silixa stellt Glasfasersensorsysteme für permanente Bohrlochinstallationen und für Kabelinterventionen per Kabel oder Slickline her. Die Kombination von DAS und DTS kann leistungsstark sein und quantifizierbare Daten ermöglichen, sagt Vero Mahue von Silixa. Faser kann neben anderen Bohrlochmessanwendungen zur Erkennung von Bohrlochlecks, zur Herstellung und zur Profilierung von Injektionen sowie zur Erfassung seismischer Daten verwendet werden. Das Carina-System von Silixa verwendet eine konstruierte Constellation-Faser und kann Schall auf Basis von Standardfasern 20 Dezibel (dB) unter DAS erkennen. Dadurch ist es empfindlich gegenüber selbst kleinen Lecks in einem Bohrloch. Indem auch die Schallgeschwindigkeit mit der Faser gemessen und eine Doppler-Shift-Analyse angewendet wird, kann ein Strömungsgeschwindigkeitsprofil des gesamten Bohrlochs abgeleitet werden, das nicht nur qualitative, sondern auch quantifizierbare Informationen liefert. Durch Messen der Schallgeschwindigkeit kann auch bestimmt werden, was durch die Grenzflächen zwischen Bohrloch und Gas / Öl fließt - Flüssigkeit oder Gas (da Schall schneller durch Flüssigkeit als durch Gas fließt).

Silixa verwendet Glasfaser zur Überwachung von Bohrlöchern.
(Bild: Silixa)

OptaSense
OptaSense, ein QinetiQ-Unternehmen, setzt Glasfaser-DAS-Technologie ein, um permanente Durchfluss-, seismische und vertikale seismische Profildaten (VSP) für Kunden zu erfassen. Es ist billiger als die Verwendung von Ocean Bottom Nodes (OBN) und bietet einen permanenten Breitbandsensor im Bohrloch für Zeitrafferuntersuchungen, mit denen Sie andere Prozesse im Bohrloch messen können, z. B. die Auswirkungen von Wasserfluten, Gaslift- oder Zuflussregelventilen. sagt J.Andres Chavarria von OptaSense. "Das Schöne an Fasern ist, dass man die gesamte Dynamik über den gesamten Brunnen hinweg sehen kann", sagt er. „Faser reagiert empfindlich auf Akustik und Temperatur. DAS ist sehr genau mit feiner räumlicher Auflösung. Wenn Sie dies mit Messungen der Strömungsgeschwindigkeit für jeden Einspritzpunkt koppeln, beginnen wir mit der Erstellung eines Modells, wie sich die Reservoirproduktion abhängig vom Fertigstellungsdesign auswirkt. “

Es kann sogar ein Erdbeben kleiner Stärke erkennen, was nützlich sein kann, wenn ein Bediener nachweisen muss, dass es nicht von seinem Feld stammt.

Laut Chavarria wurde die Technologie vor der Küste eingesetzt, einschließlich Brunnen mit einer Wassertiefe von 1 km (km) im US-Golf von Mexiko, um Fertigstellungszonen zu testen und ein Produktionsmodell zu verifizieren, indem Produktionsprofile über den gesamten Stausee mit verschiedenen fließenden Zonen erstellt wurden.

"Die nächste Grenze sind Unterwasserbrunnen", sagt er. "Wie weit können Sie mit diesen Systemen durch eine lange Nabelschnur gelangen?" Die Bedeutung davon ist die Herausforderung, die Integrität der Daten, die durch die Faser fließen, aufrechtzuerhalten, wenn sie durch verschiedene Anschlüsse, einschließlich Wetmate-Verbindungen, geleitet werden, bevor eine Abfragebox erreicht wird. OptaSense hat seismische Daten für dieses Setup mithilfe einer 25 km langen Versorgungsleitung mit einem 5 km langen aktiven Abschnitt im Bohrloch und 30.000 Kanälen gleichzeitig erfasst.

OptaSense setzt Glasfaser-DAS-Technologie ein, um permanente Durchfluss-, seismische und vertikale seismische Profildaten (VSP) zu erfassen. (Bild: OptaSense)

Resman Tracer
Das norwegische Unternehmen Resman hat eine Tracer-Technologie entwickelt, die bei der Fertigstellung installiert wurde. Wenn Produktionsflüssigkeiten entnommen werden, weiß der Bediener genau, woher der Brunnen kommt. Sie sollen freigesetzt werden, wenn sie mit bestimmten Flüssigkeiten wie Wasser in Kontakt kommen, um den Ort innerhalb eines Brunnens zu identifizieren, an dem ein Wasserdurchbruch stattfindet, sagt Edurne Elguezabal. Ihre Erkennung kann auch verwendet werden, um die Integrität der Bohrlochvervollständigungsgeräte wie Ventile, Hülsen und Packer zu bewerten. Die Resman-Technologie wurde in mehr als 200 Feldern weltweit installiert, einschließlich aller Bohrlöcher auf dem Kraken-Feld von EnQuest in der Nordsee, einem Mitglied des Publikums notiert, um Wasserinjektionsvorgänge zu informieren.

Metrol bietet unterdessen Sensoren an, die an Schläuchen, außerhalb von Fertigstellungen und auf Bildschirmen installiert werden können, die dann drahtlos Daten mit elektromagnetischen Signalen an den Bohrlochkopf senden, um Probleme mit Wet-Mate-Steckverbindern zu vermeiden, während Bohrvorgänge lokalisierte Daten über Abschnitte liefern, die ansonsten schwer zu erreichen sind bekommen.

Die Tracer-Technologie von Resman wird in der Fertigstellung installiert, um Informationen über den Bohrlochfluss bereitzustellen.
(Bild: Resman)

Foto: Jan Arne Wold, Woldcam / Equinor Laut Richard Tøndel vom Energieunternehmen Equinor verfügt das Unternehmen über mehr als 50 Bohrlöcher mit permanent eingesetzten Glasfasersystemen. Diese befinden sich alle über dem Produktionspacker, nicht in der Produktionszone und werden hauptsächlich zur Übertragung von Daten von Bohrlochsensoren verwendet. Neuere Installationen werden über Fasersysteme verfügen, die sowohl Datenübertragung als auch verteilte Erfassung ermöglichen, sagt er. Dazu gehören acht Bohrlöcher auf dem riesigen Johan Sverdrup-Feld, die im Oktober 2019 wieder in Betrieb genommen wurden, bis hin zum Produktionsverpacker. Das ändert sich aber auch. „Wir hoffen, im Jahr 2020 unser erstes Glasfaserkabel im Reservoirabschnitt (bei Johan Sverdrup) installieren zu können, und streben ab 2022 Glasfaserinstallationen in Unterwasserbrunnen an“, sagt Tøndel. Ab 2020 werden einige Bohrlöcher auf Martin Linge auch Glasfaser für Überwachung und Daten haben. „Wir glauben, dass Glasfasern verwendet werden können, um die Überwachung der Bohrlochintegrität zu verbessern und Ihr Wissen darüber zu erweitern, wie Produktion und Injektion im Bohrloch ablaufen“, sagt Tøndel. „Der Wert ist überzeugend. Beobachtungen können gemacht werden, wenn etwas im Brunnen, in angrenzenden Brunnen oder sogar aus großer Entfernung passiert. Wenn Sie ein Ventil schließen und öffnen, können Sie es hören. Durch permanente Glasfaserinstallationen können Sie Daten erfassen, ohne die Produktion zu stören. Sie erhalten eine höhere Wiederholgenauigkeit und die Möglichkeit, subtilere Änderungen zu beobachten. “ Equinor testet DTS und DAS seit 2010, sagt Tøndel. In den letzten zwei Jahren hat Equinor auch kontinuierlich mit Echtzeit-DAS in einem Bohrloch experimentiert, um zu lernen, wie Daten in Echtzeit übertragen, analysiert und visualisiert werden. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, mit der potenziell großen Datenmenge umzugehen und diese zu verschieben, zu organisieren und zu verarbeiten. Equinor entwickelt derzeit ein System auf Johan Sverdrup, das auf Open Source-Technologie basiert, sagt Tøndel. Equinor plant außerdem, die Verwendung der Glasfaserkabel im Bohrloch in das permanente Reservoirüberwachungssystem zu integrieren, das auf dem Feld installiert wird, indem die geplanten seismischen Akquisitionen abgehört werden, die jedes Jahr stattfinden.