شركة شيفرون وهاليبرتون تختبران نظام التكسير الهيدروليكي الحلقي المغلق بالكامل

أخبار ar.wedoany.com، نجحت شركتا شيفرون (Chevron) وهاليبرتون (Halliburton) في اختبار نظام تكسير هيدروليكي حلقي مغلق بالكامل في ولاية كولورادو، وتعملان حاليًا على دمج المزيد من أدوات التشخيص في هذا النظام.

يتكون النظام الحلقي المغلق من طبقة استشعار وطبقة منطق اتخاذ القرار وطبقة تنفيذ، وهو قادر على تعديل معاملات إكمال الآبار ديناميكيًا استنادًا إلى البيانات الجوفية في الوقت الفعلي. وأشار المستشار التقني في هاليبرتون، أويس نواز (Awais Navaiz)، خلال ورقة بحثية (SPE 230613) قدمها في مؤتمر ومعرض تقنية التكسير الهيدروليكي الذي عقدته جمعية مهندسي البترول (SPE) في فبراير، إلى أن هذا النظام يندرج ضمن جهود التحسين المستمر وليس مشروعًا بحثيًا مستقلاً.

أفاد مهندس إكمال الآبار في منطقة جبال روكي التابعة لشيفرون، جيسون بيل (Jason Bell)، في تقريره بأن الهدف الأساسي من هذا النشر هو التحقق من جدوى هذه التقنية. وأكد قائلاً: "سعى الفريق إلى نشر التقنية والتحقق منها بسرعة، مع العمل ضمن نطاق محدد لإقناع الشركة بأن هذه الخطوة مفيدة ومهمة، دون تعطيل الجدول الزمني أو التأثير على الأصول." وأوضح مؤلفو الورقة البحثية أن الهدف من هذا الحل هو إنشاء ونشر نظام تكسير هيدروليكي حلقي مغلق بالكامل يعتمد على معلومات أجهزة الاستشعار في الأصول غير التقليدية. في تجربة كولورادو، كان على النظام إظهار قدرة تنفيذ ذاتي مستمرة وموثوقة، وجمع معلومات جوفية قابلة للتنفيذ عبر وسائل تشخيص غير جراحية دون تعطيل العمليات، وعرض كيفية تحويل سير العمل الآلي للملاحظات الجوفية إلى تعديلات فورية في موقع البئر. يعمل سير العمل هذا على تقليل وقت اتخاذ القرار الذي يحتاج عادةً إلى دقائق أو ساعات من قبل البشر إلى بضع ثوانٍ.

تم النشر على ثلاث مراحل: أولاً، التشخيص لفهم أداء التكسير الحالي؛ ثانيًا، تحسين الكفاءة وأتمتة عملية التكسير؛ وأخيرًا، دمج الملاحظات الجوفية لتمكين النظام الحلقي المغلق من تنفيذ تعديلات معاملات المعالجة بشكل ذاتي.

كشف نواز أن الفريق حصل على بيانات التشخيص عبر ألياف بصرية تستخدم لمرة واحدة. هذه الألياف منخفضة التكلفة وغير جراحية، وتُستخدم لجمع البيانات لمراقبة سلوك نظام الشقوق وإنشاء مؤشرات أداء رئيسية أساسية. وأشار إلى أن الأتمتة السطحية هي الأساس الرئيسي للحل، حيث قللت من القرارات البشرية الميدانية بنحو 90%، وزادت كمية القرارات المحوسبة بمقدار 14 ضعفًا. وأوضح قائلاً: "يمكن للحاسوب تنفيذ آلاف مراحل التكسير بنفس الطريقة تمامًا يومًا بعد يوم، طالما تم تحديد حدود التشغيل. بينما يكون التشغيل البشري دائمًا متغيرًا." وفسر أن النظام يعرّف التشغيل الحلقي المغلق بالكامل على أنه عملية ذاتية التنظيم ومكتفية ذاتيًا، تتحكم في أدائها من خلال التغذية الراجعة. "عندما يتم دمج التغذية الراجعة باستمرار في النظام دون أي تدخل بشري، تُعتبر العملية حلقة مغلقة بالكامل." في هذا النشر، تم إدخال البيانات الجوفية باستمرار إلى النظام، الذي اتخذ القرارات بناءً على منطق محدد مسبقًا، وأرسلها مباشرة إلى مضخات التكسير للتنفيذ، دون أي تدخل بشري طوال العملية.

يُعد سير عمل هندسة الطاقة أول معلم رئيسي لتحقيق الحلقة المغلقة. يربط سير العمل هذا بين التغذية الراجعة التشخيصية والأتمتة السطحية، ويعيد توزيع طاقة المكمن ديناميكيًا بناءً على ملاحظات تطور الشقوق لتعزيز توزيع أكثر تجانسًا لنظام الشقوق. "عندما نصمم مراحل التكسير، نفترض أن جميع ثقوب التثقيب موزعة بالتساوي، وأن أطوال المراحل متساوية، وأن المسافات بين الآبار متساوية. لكن الواقع مختلف تمامًا." قال نواز. الطريقة التقليدية هي ضخ الملاط في المراحل سريعة التوسع، بينما يتبع سير عمل هندسة الطاقة الحلقي المغلق استراتيجية معاكسة: تقييد كمية السائل حتى مواجهة مرحلة ذات أداء أفضل، ثم إعادة ضخ السائل "المخزن" في تلك المرحلة.

قال بيل إن تحديد المراحل الجيدة أو السيئة يتطلب كمية كبيرة من البيانات، والتي تم جمعها عبر الألياف البصرية التي تستخدم لمرة واحدة. جمع الفريق بيانات من أكثر من 1500 مرحلة كبيانات خلفية لتنفيذ خطة التكسير بأكملها. "لم نغير أي شيء في خطة التكسير، نفس تصميم المراحل، كل شيء بقي كما هو، فقط قمنا بجمع البيانات، وإرسالها إلى السحابة، وتحليلها، وفهرستها، وتوصيفها." من خلال توصيف البيانات، نجح الفريق في التمييز بين أنظمة الشقوق ذات خصائص التوسع "السريع" و"البطيء". عندما يقرر الحاسوب حدوث تكسير بطيء، يقوم بسحب حجم الملاط من خزان التخزين وتطبيقه على المرحلة بطيئة التوسع.

أضاف نواز أن النظام معياري، ويمكن استبدال أجزاء مثل المراقبة أو اتخاذ القرار أو التنفيذ حسب الحاجة. "إذا أردنا استبدال الألياف البصرية في البئر المجاورة بأداة تشخيص أخرى، أو تغيير طريقة العمل، أو تعديل منطق اتخاذ القرار، فكل ذلك ممكن." وأكد بيل أن التصميم المعياري يمنح النظام خاصية التشغيل الفوري (Plug-and-Play)، مما يجعله قادرًا على التكيف بسهولة مع سيناريوهات التشغيل المختلفة. "ربما ليست الألياف البصرية هي الحل الوحيد، أو قد لا يكون هناك بئر مجاورة من نوع DUC (محفورة ولكن غير مكتملة)، ولكن يمكن للنظام استيعاب أداة تشخيص أخرى، وهذه هي ميزة هذا النظام." وكشف أنه قد يتم استخدام أدوات استشعار أخرى في المستقبل.

في النشر في كولورادو، بدأ الفريق بتشغيل النظام في الوضع الحلقي المفتوح، ثم تحول إلى الوضع الحلقي المغلق. في أول تطبيق حلقي مغلق، تم تحقيق أتمتة كاملة من البداية إلى النهاية في أكثر من 90% من مراحل التكسير. "أكمل الفريق وأظهر تطبيق تكسير هيدروليكي حلقي مغلق بالكامل، يعتمد على البيانات الجوفية، دون أي تدخل بشري." وصف بيل ذلك قائلاً: "يقوم النظام بجمع بيانات الاستشعار، ومعالجتها في السحابة، واتخاذ القرارات، وإرسال تعليمات التغيير أو عدم التغيير إلى أسطول التكسير، وتقوم المعدات بتنفيذ التغييرات تلقائيًا، دون أي تدخل بشري طوال العملية."

خلص مؤلفو الورقة البحثية إلى أن عمليات التكسير السطحية الذكية الموجهة بالقياسات الجوفية يمكنها تحفيز قرارات ديناميكية لإكمال الآبار، مما يحسن خطط الإكمال. قد يتضمن العمل المستقبلي هياكل منطق اتخاذ قرار أكثر تعقيدًا، ويجري النظر في دمج المزيد من أدوات التشخيص في سير العمل. قال نواز إن جدول الأعمال العام للبحث الحالي للفريق يدور حول الحفاظ على الكفاءة التشغيلية. "القيود التي نحاول حاليًا تجاوزها هي جعل التشغيل متعدد الوظائف بحيث يمكن إجراء تغييرات على الآبار المستقلة أثناء التكسير المتزامن، سواء لثلاث أو حتى أربع آبار، دون التأثير على تشغيل مصنع الإكمال بأكمله."

معلومات الورقة البحثية ذات الصلة: SPE 230613 بعنوان "تحويل التكسير الهيدروليكي: أول برنامج إكمال حلقي مغلق" (Transforming Hydraulic Fracturing: The First-Ever Closed-Loop Completions Program)، المؤلفون يشملون أ. نواز وبي.إف. ستارك (هاليبرتون)، إم. باراديس (سابقًا شيفرون أمريكا، حاليًا سابترا لاستشارات الطاقة)، ج. بيل، د. بيزلي، إ. وايت، إتش. لينش (شيفرون)، إف. عادل، ج.بي. تران، سي. كوكس، ج. دوسيت (هاليبرتون).

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com