석유 및 가스 시추 작업에 내재된 위험은 매우 심각하며, 가장 심각한 위험은 다운홀 압력의 불확실성입니다. 국제시추공사협회에 따르면,MPD(관리형 압력 시추)전체 유정에 걸쳐 환형 압력을 정밀하게 제어하는 데 사용되는 적응형 드릴링 기술입니다. 지난 50년 동안 압력 불확실성으로 인한 문제를 완화하고 극복하기 위해 많은 기술과 방법이 개발되고 개선되었습니다. 1968년 세계 최초의 회전 제어 장치(RCD)를 출시한 이래 Weatherford는 업계의 선구자 역할을 해왔습니다.
MPD 산업의 선두주자인 Weatherford는 압력 제어의 범위와 적용 범위를 확장하기 위해 다양한 솔루션과 기술을 혁신적으로 개발했습니다. 그러나 압력 제어는 단순히 환형 압력을 제어하는 것이 아닙니다. 전 세계적으로 수많은 특수 작업 조건, 복잡한 구조, 다양한 유정 위치의 과제를 고려해야 합니다. 수십 년의 축적된 경험을 바탕으로 회사의 기술 전문가들은 탁월한 압력 제어 프로세스가 모든 응용 분야에 대해 일률적인 시스템이 아니라 다양한 문제를 해결하도록 맞춤화되어야 한다는 것을 알고 있습니다. 이 원칙에 따라 다양한 수준의 MPD 기술은 조건이나 환경이 얼마나 어려운지에 관계없이 운영 회사의 다양한 요구를 충족하기 위해 개발되었습니다.
01. RCD를 활용한 폐루프 시스템 구축
RCD는 안전 보장과 흐름 전환을 모두 제공하여 MPD의 보급형 기술 역할을 합니다. 원래 1960년대 육상 작업을 위해 개발된 RCD는 해상 작업의 흐름을 전환하도록 설계되었습니다.밥폐쇄 루프 순환 시스템을 구축합니다. 이 회사는 RCD 기술을 지속적으로 혁신하고 개선하여 수십 년 동안 현장에서 입증된 성공을 거두었습니다.
MPD 애플리케이션이 더욱 까다로운 분야(예: 새로운 환경 및 과제)로 확장됨에 따라 MPD 시스템에 대한 요구도 높아졌습니다. 이로 인해 RCD 기술이 지속적으로 발전하여 이제 더 높은 정격 압력과 온도를 특징으로 하며 미국 석유 협회(American Petroleum Institute)로부터 순수 가스 조건에서 사용할 수 있는 자격을 획득했습니다. 예를 들어, Weatherford의 폴리우레탄 고온 밀봉 부품은 기존 폴리우레탄 부품에 비해 정격 온도가 60% 더 높습니다.
에너지 산업이 성숙해지고 해양 시장이 발전함에 따라 Weatherford는 천해 및 심해 환경의 고유한 과제를 해결하기 위해 새로운 유형의 RCD를 개발했습니다. 천해 시추 플랫폼에 사용되는 RCD는 표면 BOP 위에 배치되는 반면, 동적으로 배치된 시추 선박에서는 RCD는 일반적으로 라이저 어셈블리의 일부로 텐션 링 아래에 설치됩니다. 응용 분야나 환경에 관계없이 RCD는 시추 작업 중에 일정한 환형 압력을 유지하고, 내압 장벽을 형성하고, 시추 위험을 방지하고, 지층 유체의 침입을 제어하는 중요한 기술로 남아 있습니다.
02. 더 나은 압력 제어를 위해 초크 밸브 추가
RCD는 되돌아오는 유체의 방향을 바꿀 수 있지만, 유정의 압력 프로필을 능동적으로 제어하는 기능은 하류 표면 장비, 특히 초크 밸브를 통해 달성됩니다. 이 장비를 RCD와 결합하면 MPD 기술이 활성화되어 웰헤드 압력을 더욱 강력하게 제어할 수 있습니다. Weatherford의 PressurePro 관리형 압력 솔루션을 RCD와 함께 사용하면 시추 기능을 향상시키는 동시에 하향 압력 관련 사고를 방지할 수 있습니다.
이 시스템은 단일 HMI(Human-Machine Interface)를 활용하여 초크 밸브를 제어합니다. HMI는 시추 작업실이나 장비 바닥에 있는 노트북에 표시되어 현장 직원이 중요한 시추 매개변수를 모니터링하면서 초크 밸브를 가상으로 제어할 수 있습니다. 작업자가 원하는 압력 값을 입력하면 PressurePro 시스템이 SBP를 제어하여 자동으로 해당 압력을 유지합니다. 초크 밸브는 다운홀 압력 변화에 따라 자동으로 조정될 수 있어 빠르고 안정적인 시스템 수정이 가능합니다.
03. 시추 위험 감소를 위한 자동 대응
Victus 지능형 MPD 솔루션은 Weatherford의 가장 중요한 MPD 제품 중 하나이자 시장에서 가장 진보된 MPD 기술 중 하나입니다. Weatherford의 성숙한 RCD 및 초크 밸브 기술을 기반으로 구축된 이 솔루션은 정밀도, 제어 및 자동화를 전례 없는 수준으로 향상시킵니다. 시추 장비를 통합해 기계 간 통신, 유정 상태의 실시간 분석, 중앙 위치에서의 신속한 자동 대응을 가능하게 하여 바닥공 압력을 정확하게 유지합니다.
장비 전면에서 Victus 솔루션은 코리올리스 질량 유량계와 4개의 독립적으로 제어되는 초크 밸브가 있는 매니폴드를 통합하여 유량 및 밀도 측정 기능을 향상시킵니다. 고급 유압 모델은 유체 및 지층 온도, 유체 압축성, 유정 절단 효과를 고려하여 실시간 바닥공 압력을 정확하게 결정합니다. 인공 지능(AI) 제어 알고리즘은 유정 이상을 식별하여 시추공 및 MPD 운영자에게 경고하고 MPD 표면 장비에 조정 명령을 자동으로 보냅니다. 이를 통해 유정 유입/손실을 실시간으로 감지할 수 있으며, 운영자가 수동으로 입력할 필요 없이 유압 모델링 및 지능형 제어를 기반으로 장비를 적절하게 조정할 수 있습니다. 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러(PLC)를 기반으로 하는 이 시스템은 시추 플랫폼의 어느 위치에나 쉽게 통합되어 안정적이고 안전한 MPD 인프라를 제공할 수 있습니다.
단순화된 사용자 인터페이스를 통해 사용자는 주요 매개변수에 집중하고 갑작스러운 이벤트에 대한 경고를 발행할 수 있습니다. 상태 기반 모니터링은 MPD 장비의 성능을 추적하여 사전 예방적인 유지 관리를 가능하게 합니다. 일일 요약이나 작업 후 분석과 같은 신뢰할 수 있는 자동 보고를 통해 드릴링 성능을 더욱 최적화할 수 있습니다. 심해 작업에서 단일 사용자 인터페이스를 통한 원격 제어는 자동 라이저 설치, AID(환형 격리 장치)의 완전한 폐쇄, RCD 잠금 및 잠금 해제, 흐름 경로 제어를 용이하게 합니다. 유정 설계 및 실시간 운영부터 작업 후 요약까지 모든 데이터가 일관성을 유지합니다. 실시간 시각화 및 엔지니어링 평가/계획 측면의 관리는 CENTRO Well Construction Optimization 플랫폼을 통해 처리됩니다.
현재 개발에는 향상된 유량 측정을 위해 간단한 펌프 스트로크 카운터를 대체하기 위해 고압 유량계(라이저에 설치)를 사용하는 것이 포함됩니다. 이 신기술을 사용하면 폐쇄 루프 드릴링 회로에 유입되는 유체의 유변학적 특성과 질량 흐름 특성을 반환되는 유체의 측정값과 비교할 수 있습니다. 업데이트 빈도가 훨씬 낮은 기존의 수동 진흙 측정 방법과 비교할 때 이 시스템은 우수한 유압 모델링 및 실시간 데이터를 제공합니다.
04. 간단하고 정밀한 압력 제어 및 데이터 수집 제공
PressurePro 및 Victus 기술은 각각 보급형 및 고급 압력 제어 애플리케이션용으로 개발된 솔루션입니다. Weatherford는 이 두 수준 사이에 속하는 솔루션에 적합한 애플리케이션이 있다는 것을 인식했습니다. 회사의 최신 Modus MPD 솔루션은 이러한 격차를 해소합니다. 고온 또는 저온 환경, 육지 및 천해와 같은 다양한 응용 분야에 맞게 설계된 이 시스템의 목표는 간단합니다. 즉, 압력 제어 기술의 성능 이점에 초점을 맞춰 운영 회사가 보다 효율적으로 시추하고 압력 관련을 줄일 수 있도록 하는 것입니다. 문제.
Modus 솔루션은 유연하고 효율적인 설치를 위한 모듈식 설계를 특징으로 합니다. 세 개의 장치가 단일 선적 컨테이너 내에 보관되므로 현장에서 하역하는 동안 한 번의 리프트만 필요합니다. 필요한 경우 유정 주변의 특정 배치를 위해 개별 모듈을 배송 컨테이너에서 제거할 수 있습니다.
초크 매니폴드는 하나의 독립 모듈이지만 기존 인프라 내에 설치해야 하는 경우 각 드릴링 플랫폼의 특정 요구 사항을 충족하도록 시스템을 구성할 수 있습니다. 2개의 디지털 제어 초크 밸브가 장착된 이 시스템을 사용하면 격리를 위해 밸브를 유연하게 사용하거나 더 높은 유량을 위해 결합하여 사용할 수 있습니다. 이러한 초크 밸브를 정밀하게 제어하면 유정 압력과 등가 순환 밀도(ECD) 제어가 향상되어 더 낮은 진흙 밀도로 보다 효율적인 드릴링이 가능해집니다. 매니폴드에는 과압 보호 시스템과 배관도 통합되어 있습니다.
유량 측정 장치는 또 다른 모듈입니다. 코리올리스 유량계를 사용하여 정확성에 대한 업계 표준으로 인정받는 복귀 유속과 유체 특성을 측정합니다. 지속적인 물질 수지 데이터를 통해 운영자는 흐름 이상 현상의 형태로 나타나는 하향공 압력 변화를 즉시 식별할 수 있습니다. 유정 상태에 대한 실시간 가시성은 신속한 대응과 조정을 촉진하고 압력 문제가 운영에 영향을 미치기 전에 해결합니다.
디지털 제어 시스템은 세 번째 모듈 내에 설치되며 측정 및 제어 장치의 데이터와 기능을 관리합니다. 이 디지털 플랫폼은 노트북의 HMI를 통해 작동하므로 운영자는 과거 추세와 함께 측정 조건을 확인하고 디지털 소프트웨어를 통해 압력을 제어할 수 있습니다. 화면에 표시되는 차트는 다운홀 상태의 실시간 추세를 제공하므로 데이터를 기반으로 더 나은 의사 결정과 더 빠른 대응이 가능합니다. 일정한 바닥 구멍 압력 모드로 작동할 때 시스템은 연결 기간 동안 빠르게 압력을 가할 수 있습니다. 간단한 버튼 누르기만 하면 시스템이 초크 밸브를 자동으로 조정하여 유정에 필요한 압력을 적용하고 흐름 없이 일정한 하향공 압력을 유지합니다. 관련 데이터는 사후 분석을 위해 수집되고 저장되며 CENTRO 플랫폼에서 볼 수 있도록 WITS(Well Information Transmission System) 인터페이스를 통해 전송됩니다.
Modus 솔루션은 압력을 자동으로 제어함으로써 다운홀 압력 변화에 신속하게 대응하여 인력, 유정, 환경 및 기타 자산을 보호할 수 있습니다. 유정 무결성 시스템의 일부인 Modus 솔루션은 ECD(등가 순환 밀도)를 제어하여 운영 안전성을 강화하고 지층 무결성을 보호하는 신뢰할 수 있는 방법을 제공함으로써 다양한 변수와 미지의 변수가 있는 좁은 안전 창 내에서 안전한 시추를 달성합니다.
Weatherford는 50년 이상의 경험, 수천 건의 작업, 수백만 시간의 작업 시간을 바탕으로 신뢰할 수 있는 방법을 요약하고 오하이오에 본사를 둔 운영 회사가 Modus 솔루션을 배포하도록 유도합니다. Utica 셰일 지역에서 운영 회사는 승인된 지출 비용 목표를 달성하기 위해 설계 깊이까지 8.5인치 유정을 시추해야 했습니다.
Modus 솔루션은 계획된 시추 시간과 비교하여 시추 시간을 60% 단축하여 전체 유정 섹션을 한 번의 작업으로 완료했습니다. 이러한 성공의 열쇠는 MPD 기술을 사용하여 설계된 수평 단면 내에서 이상적인 진흙 밀도를 유지하고 유정 순환 압력 손실을 최소화한 것이었습니다. 목표는 압력 프로파일이 불확실한 지층에서 고밀도 진흙으로 인한 지층 손상 가능성을 방지하는 것이었습니다.
기본 설계 및 건설 설계 단계에서 Weatherford의 기술 전문가는 운영 회사와 협력하여 수평 유정의 범위를 정의하고 시추 목표를 설정했습니다. 팀은 요구 사항을 식별하고 프로젝트 실행 및 물류를 조정할 뿐만 아니라 전체 비용을 절감하는 서비스 품질 제공 계획을 세웠습니다. Weatherford 엔지니어들은 운영 회사를 위한 최선의 선택으로 Modus 솔루션을 추천했습니다.
설계를 완료한 후 Weatherford 현장 직원은 오하이오에서 현장 조사를 실시하여 현지 팀이 작업 현장과 조립 영역을 준비하고 잠재적인 위험을 식별하고 제거할 수 있었습니다. 한편 텍사스의 전문가들은 배송 전에 장비를 테스트했습니다. 이 두 팀은 시기적절한 장비 배송을 조율하기 위해 운영 회사와 지속적인 커뮤니케이션을 유지했습니다. Modus MPD 장비가 시추 현장에 도착한 후 효율적인 설치 및 시운전이 수행되었으며 Weatherford 팀은 운영 회사의 시추 설계 변경 사항을 수용하기 위해 MPD 작업 레이아웃을 신속하게 조정했습니다.
05. 현장접수 성공
그러나 유정을 심은 직후 유정에 막힌 흔적이 나타났습니다. Weatherford의 MPD 팀은 운영 회사와 논의한 후 문제를 해결하기 위한 최신 운영 계획을 제공했습니다. 선호되는 해결책은 진흙 밀도를 0.5ppg(0.06 SG)씩 천천히 높이면서 배압을 높이는 것이었습니다. 이를 통해 드릴링 장비는 진흙 조정을 기다리지 않고 진흙 밀도를 크게 증가시키지 않고 드릴링을 계속할 수 있었습니다. 이 조정을 통해 동일한 바닥 구멍 드릴링 어셈블리를 사용하여 한 번의 이동으로 수평 섹션의 목표 깊이까지 드릴링했습니다.
운영 전반에 걸쳐 Modus 솔루션은 유정 유입 및 손실을 적극적으로 모니터링하여 운영 회사가 밀도가 낮은 시추 유체를 사용하고 중정석 사용을 줄일 수 있도록 했습니다. 유정의 저밀도 진흙을 보완하는 Modus MPD 기술은 유정에 역압을 적극적으로 적용하여 지속적으로 변화하는 다운홀 조건을 쉽게 처리할 수 있습니다. 전통적인 방법은 일반적으로 진흙 밀도를 높이거나 낮추는 데 몇 시간 또는 하루가 걸립니다.
운영회사는 모두스(Modus) 기술을 적용해 설계일(15일)보다 9일 앞서 목표깊이까지 굴착했다. 또한 진흙 밀도를 1.0ppg(0.12SG) 줄이고 배압을 조정하여 다운홀과 지층 압력의 균형을 유지함으로써 운영 회사는 전체 비용을 절감했습니다. 이 Weatherford 솔루션을 사용하면 한 번의 이동으로 5486미터(18,000피트)의 수평 구간을 시추하여 근처의 기존 유정 4개에 비해 기계적 침투율(ROP)이 18% 증가했습니다.
06.MPD 기술의 미래 전망
성능 향상을 통해 가치가 창출되는 위에서 설명한 사례는 Weatherford Modus 솔루션의 광범위한 적용 사례 중 하나일 뿐입니다. 2024년까지 압력 제어 기술의 사용을 더욱 확대하기 위해 일련의 시스템이 전 세계적으로 배포될 예정입니다. 이를 통해 다른 운영 회사는 복잡한 상황을 줄이고 유정 건설 품질을 높이면서 장기적인 가치를 이해하고 달성할 수 있습니다.
수년 동안 에너지 산업은 시추 작업 중에만 압력 제어 기술을 적용해 왔습니다. Weatherford는 압력 제어에 대해 다른 견해를 가지고 있습니다. 이는 수평 유정, 방향성 유정, 개발 유정, 다측 유정 등을 포함한 다양한 유정 범주에 적용할 수 있는 성능 향상 솔루션입니다. 접합, 케이싱 작동 및 기타 작업을 포함하여 유정의 압력 제어가 달성할 수 있는 목표를 재정의함으로써 모든 것이 안정적인 유정의 이점을 누리고 유정 붕괴 및 형성 손상을 방지하는 동시에 효율성을 높입니다.
예를 들어, 접합 중 압력을 제어하면 운영 회사가 유입 및 손실과 같은 다운홀 이벤트를 보다 적극적으로 처리하여 구역 격리를 개선할 수 있습니다. 압력 제어 접합은 시추 창이 좁고, 지층이 약하거나 마진이 최소인 유정에서 특히 효과적입니다. 완성 작업 중 압력 제어 도구 및 기술을 적용하면 완성 도구 설치 중 압력 제어가 쉬워져 작업 효율성이 향상되고 위험이 줄어듭니다.
안전한 작동 범위 내에서 더 나은 압력 제어가 가능하며 모든 유정과 작업에 적용 가능합니다. 다양한 응용 분야에 맞춰진 Modus 솔루션과 압력 제어 시스템이 지속적으로 등장하면서 이제 더 많은 유정의 압력 제어가 가능해졌습니다. Weatherford의 솔루션은 포괄적인 압력 제어, 사고 감소, 유정 품질 개선, 유정 안정성 향상 및 생산 향상을 제공할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 3월 20일