案例分享

斯伦贝谢新型电缆爬行器介绍

已发表: 06/15/2023

近20年来,水平井钻完井技术逐渐成熟,特别是非常规油气田的开发,基本以水平井为主,钻井数量成井喷式增长,水平段也越来越长,总井深也不断突破新纪录。不论是裸眼测井还是套后测井,如何高效安全将仪器输送到井底是摆在测井人面前的一大挑战。电缆爬行器(Wireline Tractor)以其灵活高效的特点成为传统钻具传输、连油传输方式之外的一种被人们所逐渐接受的水平井电缆测井方式,其应用也从套管井/生产井,逐渐拓展到裸眼井。

斯伦贝谢前瞻这个市场,早在1996年就开始投入研发自己的电缆爬行器,先后推出10多种爬行器,不断探索改善提高,产品越来越可靠、牵引力越来越大、测速也越来越快,应用范围越来越广,不断创造新的作业记录。比如在某深水大位移井中,TuffTRAC爬行器单井作业总爬行距离高达85,987m,19趟作业完成多项测井和射孔任务,平均单趟爬行距离大于4500m。再如在萨哈林大位移井中,TuffTRAC iX爬行器最大测深达到10,700m,爬行距离超过9000m,成功完成PNX多功能脉冲中子测井。如今,使用爬行器传输测量IBC套后扫描成像评价水平井固井质量在国内已成为常规作业,其中最大单趟爬行距离最长3400m。

20230615-1
斯伦贝谢电缆爬行器研发历程
20230615-2
主流的四种电缆爬行器性能参数对比

 

下面重点介绍TuffTRAC OHTuffTRAC iX两种新型爬行器的性能、特点以及案例分享。

 

1 TuffTRAC OH裸眼爬行器

模块化TuffTRAC OH电缆爬行器是为了裸眼井作业专门设计的,但其在套管井作业的

可靠性与其在裸眼井作业中的可靠性相同,成为传输大多数裸眼井和套管井服务的理想爬行器。反向牵引能力、动态悬挂以及防打滑的牵引力自动控制能力,使它能够提供最大的牵引力,能够爬行到井底最远处。

大推力远延伸爬行器

TuffTRAC OH 电缆裸眼爬行器可在具有挑战性的裸眼条件下和大角度、大位移井中轻松输送较大的有效载荷重量。 TuffTRAC OH 爬行器取代了在裸眼井和套管井中对传统的连续油管和钻杆输送的依赖,简化了电缆作业,降低了成本、时间和风险。

 

在具有挑战性的井眼地形中出色的巡航能力  

  • 牵引力控制:能够实时调整爬行器动力臂施加的径向力。一旦成功穿越困难区间,径向力就会降低,以避免滚轮和驱动部件不必要的磨损,同时节约能源。
    动态悬挂:保持动力臂施加到井壁的恒定径向力,与井眼尺寸无关。 TuffTRAC OH 爬行器驱动短节可在 3.6 至 15 英寸的井眼中实现相同的牵引力。实时径向力调节和动态悬挂系统可不断优化 TuffTRAC OH 爬行器在井眼中前进时的性能。

  • 双向牵引能力:遇到粘卡、异常高的摩擦力或井眼坍塌的情况,通过收回爬行器来降低作业风险。 在反向牵引模式下,全部牵引力补充电缆头张力以回收井下设备并有效防止打捞作业。
20230615-3

针对特定环境的多功能模块化部署

  模块化 TuffTRAC OH 爬行器专为克服射孔枪爆炸的影响以及在粗糙井眼中产生的振动影响而设计,对井况的敏感性较低。完全集成的系统将多个外围装置(电子弱点、电缆头张力、减震器、套管接箍定位(CCL) 和可寻址爬行器射孔安全开关)集成到爬行器架构中; 因此,该设备只需要一名工作人员即可进行爬行器操作和传输服务。 TuffTRAC OH 爬行器不需要专门的电缆,并且与所有多芯电缆兼容。通过优化驱动短节数量和配置,可以在所有地形实现爬行器的最佳性能。串联短节通过启用对其上方和下方驱动器的独立地面控制来增强越障功能。多种轮子直径和专利设计可选,适应不同的井眼几何形状和预期的井眼条件。

 

TuffTRAC OH爬行器特点

  • 反向牵引以降低操作风险
  • 主动牵引力控制可提高机动性和减少打滑
  • 适用于复杂井眼几何形状和条件的动态悬架和创新牙轮设计
  • 可串联配置,用于井眼扩大等困难井况下提高越障能力和爬行更远
  • 最多八个驱动短节的模块化设计
  • 对井筒条件的敏感性低
  • 可使用任何电缆的多功能性
  • 简单而坚固,具有经 API 认证的集成安全功能,适用于爆炸服务和可承受射孔作业的冲击
  • 与传统系统相比,供电要求显着降低
  • 快速部署并减少地面设备占地面积

 

应用范围

  • 裸眼地层评价
  • 裸眼地层测试
  • 井眼成像服务
  • 水泥胶结和腐蚀评价
  • 射孔服务
  • 套后地层评价和剩余油评价
  • 电缆井下动力干预

 

中国应用案例:

  在四川一口大水垂比的水平井中,井深2430m,9-5/8in套管鞋深度@295m,8.5in裸眼段总长2135m,其中水平段长度800m,最大井斜高达97.39°。如果采用传统钻具传输测井,需要多次电缆对接,风险极大,几乎不可能完成。通过仔细评估,采用TuffTRAC OH裸眼爬行器传输NGI油基泥浆成像可行。然后制定了详细的测前施工设计,采用6节动力短节,能提供足够的牵引力将仪器传输到井底。第一趟测井,成功通过800m水平段,将较重的NGI仪器串(长度20m,重量635kg)输送到了井底,采集到优质的成像数据。总作业时间仅13小时,比传统钻具传输节省27小时。后来本井又钻进加深了1000m,水平段长度达到1800m 。第二次测井,通过进一步优化爬行器配置,测井仅用时15小时。爬行器最大使用的牵引力达到1000lbf,低于其最大可提供的牵引力。TuffTRAC OH裸眼爬行器为此类大水垂比水平井裸眼测井提供了一种高效安全的测井方式。

20230615-4
例井井眼轨迹
20230615-5
爬行器牵引力模拟曲线(灰线为井斜,绿线为牵引力)

 

2. TuffTRAC iX 智能极限爬行器

TuffTRAC iX是一款小直径(2-1/8in,54mm)高性能的高测速、双向牵引、大推力、具有边爬边测能力的套管井用爬行器。

 

智能双向牵引

无论完井面临何种挑战,新型 TuffTRAC iX 智能极限电缆爬行器都能将有效载荷更快地送到更远的井下,然后可靠地返回地面。 通过将仅 2-1/8 英寸的直径与双

牵引、独立驱动控制和主动牵引力控制相结合,这款高测速、大推力爬行器为电缆传输设定了新的标杆。


智能控制力量和敏捷性

爬行器的大推力和拉力得到地面上精确控制和实时监控,以确保其井下性能。 爬行中的巡航也得到类似的优化:只需单击一个按钮即可在遇到障碍时独立操作每个驱动短节, 一次只关闭一个驱动短节可最大化可用功率。
主动牵引力控制可对动力臂施加的径向力进行持续控制,并在井下传感器检测到打滑时根据需要增加牵引力。 一旦成功穿越困难井段,径向力就会降低,以避免对滚轮和其他驱动部件造成不必要的磨损。

井筒条件适应能力强

TuffTRAC iX 爬行器专为承受射孔枪的爆炸性冲击而设计,可在极端条件下无缝输送套管射孔服务,以进行动力干预或测井(包括爬行器边爬边测功能)。 H2S、CO2、高温和高碎屑不再对爬行器传输构成限制。

模块化的多功能性和高效率

凭借内置的关键系统,TuffTRAC iX 爬行器可轻松配置 2 到 8 个驱动短节,以最适合井眼条件和地面配置。 伽马和主动 CCL 测井提供了对低磁性套管完井中的接箍和管串规格变化的实时检测。机电驱动可实现超过 45% 的电力转换效率。这种低功耗要求降低了辅助系统的压力,并允许使用更小的电缆。

TuffTRAC iX爬行器特点

  • 速度是同类传统爬行器的两倍
  • 酸性服务认证
  • 高额定压力和额定温度
  • 爬行时双向测井
  • 多功能单独驱动打开和关闭操作
  • 碎屑容忍度高
  • 射孔服务抗冲击
  • 完全可与生产测井、射孔系统和电缆动力干预平台兼容
  • 伽马和主动CCL接箍定位
  • 高强度 WIReD 电缆释放装置

应用范围

  • 大斜度、水平井
  • 酸性环境(H2S,CO2)
  • 电缆井下动力干预
  • 射孔作业
  • 生产测井、套后测井、固井和腐蚀评价
  • 高温井

 

应用案例

在萨哈林一口大位移井中,井深8000m,最后3200m井段上翘94度,需要生产测井了解各产层的贡献。常规爬行器不能提供足够的牵引力。斯伦贝谢建议使用全最新的 2-1/8 英寸 TuffTRAC iX智能极限电缆爬行器,并在地面进行了系统集成测试 (SIT),以确认使用超长电缆部署是否可行,还用来量化八节驱动和六节驱动的配置在5-1/2英寸套管内可用的最大牵引力。两种配置都明显优于之前使用的传统爬行器,在遇到“硬阻”时,八节驱动能保持恒定的750磅力电缆头张力,六节驱动能保持600磅力。峰值牵引力分别为2,000磅力和1,500磅力。成功的 SIT 地面试验令人信服地向作业者证明了具有12个轮子的六节驱动配置可以将生产测井工具串传输到井底。同时TuffTRAC iX 爬行器非常适合使用长电缆进行部署,因为它们优化了地面动力电源的使用,每个爬行器驱动短节的两个轮子都是机电驱动的,从所提供的电力中获得超过45%的转换效率。由于这些低功率要求,即使在干燥的气井中,爬行器也无需停下来冷却。

使用六节驱动12 轮配置的 TuffTRAC* iX智能极限电缆爬行器,在关井和流动条件下成功地将FSI仪器输送到8,000米井底,尽管工具和电缆摩擦阻力很大。流动条件下,在上翘井段将仪器串向上推时,测得的压缩力高达230磅力,导致防磨损环严重磨损,但对爬行器性能没有不利影响。该生产测井作业总爬行距离10600米,到达8000米目标深度仅需21小时。与传统爬行器部署相比,这意味着效率提高了约100%,节省了相当于330,000美元的大量钻机时间。除了效率节省之外,TuffTRAC iX 爬行器在获取整套高质量产液剖面数据方面的加持,为作业者做出影响油田开发和勘探的明智关键决策提供了支撑。

20230615-6
为TuffTRAC iX 爬行器进行的 SIT 地面试验证明在600 m/h测速时电缆头张力能维持在 600 lbf,这是大井斜长井段测井成功的关键,图中灰线为井斜,蓝线为下测时电缆头张力,红线为上测时电缆头张力

 

哪里有井,哪里就有路。井眼能打多深,我们的爬行器就能将测井仪器输送到哪里。无论井眼轨迹和井况如何,我们有各种电缆爬行器优化配置来降低测井和井筒干预的作业风险,更快地为客户提供测量数据。水平井和大位移井的测井和井筒干预现在比以往任何时候都更容易实现——有助于释放油井的全部潜力。