การเพิ่มประสิทธิภาพการขุดเจาะและการผลิต

กำไร:

• ทำความเข้าใจการใช้ AI ในอัตราการขุดเจาะ (ROP) พลังงานจำเพาะทางกล (MSE) และการเพิ่มประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์
• ความสามารถในการวางตำแหน่งแมชชีนเลิร์นนิงในลิฟต์ประดิษฐ์ (ESP) อัตราการไหลของบ่อ และการเพิ่มประสิทธิภาพฟิลด์ในด้านการผลิต
• ความสามารถในการทดสอบคำแนะนำในการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยข้อจำกัดด้านความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน ขอบเขตอุปกรณ์ และการอนุมัติของวิศวกรภาคสนาม

ต้นทุนส่วนใหญ่ของแหล่งน้ำมันมีสองแห่ง: การขุดเจาะบ่อ (การขุดเจาะ) และการนำของเหลวขึ้นสู่ผิวน้ำ (การผลิต) การขุดเจาะทุกๆ ชั่วโมงมีราคาแพง ค่าใช้จ่ายในการขุดเจาะรายวันอาจเป็นหมื่นดอลลาร์ ในการผลิต อัตราการไหลของแต่ละหลุม ประสิทธิภาพของปั๊ม และความสมดุลของการไหลทั่วทั้งสนามเป็นปัจจัยกำหนดรายได้โดยตรง การเพิ่มประสิทธิภาพคือการค้นหาผลลัพธ์ที่ดีที่สุด (การเจาะที่เร็วที่สุด/ปลอดภัยที่สุด การผลิตสูงสุด/มีเสถียรภาพ) โดยการอยู่ภายในขีดจำกัดความปลอดภัยในทั้งสองด้านนี้ ในหน่วยนี้ เราใช้ปัญญาประดิษฐ์ตั้งแต่พารามิเตอร์การขุดเจาะแบบเรียลไทม์ไปจนถึงการปรับอุปกรณ์ ตั้งแต่การไหลของบ่อไปจนถึงการปรับประสิทธิภาพภาคสนาม กฎที่ไม่เปลี่ยนแปลง: คำแนะนำในการเพิ่มประสิทธิภาพคือข้อเสนอแนะ ไม่มีคำแนะนำใดที่จะเกินขอบเขตทางกลหรือขีดจำกัดความปลอดภัยของอุปกรณ์ และจะต้องไม่นำไปปฏิบัติโดยไม่ได้รับการอนุมัติจากวิศวกรภาคสนาม

แนวคิดการเพิ่มประสิทธิภาพการขุดเจาะ

• ROP (อัตราการเจาะ): การเจาะลึกแค่ไหนต่อหน่วยเวลา (ม./ชม.) เป็นที่พึงปรารถนาที่จะยกระดับ แต่อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย
• WOB (น้ำหนักต่อบิต) และ RPM (ความเร็วในการหมุน): พารามิเตอร์ควบคุมหลักที่ส่งผลต่อ ROP
• MSE (พลังงานเฉพาะทางกล): พลังงานที่ใช้ในการสลายหินหนึ่งหน่วยปริมาตร การเจาะที่มีประสิทธิภาพ MSE ต่ำ เดือยแหลมเป็นสัญญาณของปัญหา (การเจาะทื่อ การสั่นสะเทือน)
• ความผิดปกติของการเจาะ: แท่งสลิป บิตหมุน ความผันผวนของแรงบิด — อุปกรณ์เสียหายและเสียเวลา
• การควบคุมหลุม: แรงดันก่อตัวเกินแรงดันโคลนและของไหลที่เข้าสู่หลุม (เตะ) — มีความสำคัญต่อความปลอดภัย ถนนสู่การระเบิด

ข้อควรระวัง: การเพิ่ม ROP ไม่ได้ดีเสมอไป WOB ที่มากเกินไปทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและความเสียหายจากการเจาะ ROP สูงอาจทำให้การทำความสะอาดไม่ดีและทำให้เกิดการติดขัด สิ่งสำคัญที่สุดคือ ไม่มีการปรับให้เหมาะสมใด ๆ ที่จะสามารถควบคุมความปลอดภัยได้ดี แม้ว่า AI จะแนะนำ ROP แต่การตัดสินใจด้านการจัดการแรงดันยังคงอยู่กับวิศวกร

แนวคิดการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

• การยกเทียม: ระบบที่ใช้เมื่อแรงดันในอ่างเก็บน้ำเพียงอย่างเดียวไม่สามารถยกของเหลวขึ้นสู่พื้นผิวได้ ที่พบบ่อยที่สุดคือ ESP (ปั๊มจุ่มไฟฟ้า)
• การวิเคราะห์ที่สำคัญ: การแก้ปัญหาระบบการไหล (ก้นบ่อ ท่อ และทางออก) จากอ่างเก็บน้ำสู่พื้นผิว และค้นหาจุดปฏิบัติงานที่เหมาะสมที่สุด
• การยกแก๊ส: การลดน้ำหนักและเพิ่มของเหลวโดยการฉีดแก๊สเข้าไปในท่อ อัตราการฉีดต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม
• การเพิ่มประสิทธิภาพภาคสนาม: ปรับสมดุลอัตราการไหลของบ่อหลายแห่งที่เชื่อมต่อกับสิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไป (ตัวแยก คอมเพรสเซอร์)

ที่ AI ช่วยได้

• การเจาะแบบเรียลไทม์: การตรวจจับความผิดปกติตั้งแต่เนิ่นๆ และการแนะนำพารามิเตอร์จากการไหลของเซ็นเซอร์ (WOB, RPM, แรงบิด, MSE)
• การสร้างแบบจำลอง ROP: การแนะนำชุดพารามิเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในรูปแบบที่คล้ายกันจากข้อมูลการขุดเจาะในอดีต
• การตรวจสอบและการปรับ ESP: การตรวจจับการลดประสิทธิภาพและความเสี่ยงจากการเกิดโพรงอากาศจากข้อมูลกระแส/แรงดันของปั๊ม คำแนะนำการตั้งค่าความถี่
• การเพิ่มประสิทธิภาพการยกแก๊ส: ค้นหาอัตราการฉีดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจากความสัมพันธ์ระหว่างการฉีดกับการผลิต

AI เป็นเครื่องมือสนับสนุนการตัดสินใจที่นี่ โดยจะแนะนำหน้าต่างพารามิเตอร์ วิศวกรกรองด้วยข้อจำกัดด้านความปลอดภัยและอุปกรณ์

ทีละขั้นตอน: วงจรการเพิ่มประสิทธิภาพที่ปลอดภัย

1. กำหนดขอบเขต โครงสร้างกลไกของอุปกรณ์ (WOB สูงสุด, RPM, ความถี่ของปั๊ม), ขีดจำกัดแรงดัน, เกณฑ์ความปลอดภัย สิ่งเหล่านี้ผ่านไม่ได้
2. ชี้แจงวัตถุประสงค์ ROP ประสิทธิภาพการใช้พลังงานหรือความเสถียรของการไหล? ปรับให้เหมาะสมเพื่อจุดประสงค์เดียวและจำกัดอย่างอื่น
3. รับคำแนะนำ AI ให้แบบจำลองเสนอชุดของพารามิเตอร์ภายในขีดจำกัด เขียนเหตุผล.
4. กรองความสมเหตุสมผลทางกายภาพ ข้อเสนอนี้เข้ากันได้กับฟิสิกส์ของหลุมเจาะ/การไหลที่ทราบหรือไม่ MSE ลดลงหรือกระวนกระวายใจเพิ่มขึ้นหรือไม่?
5. ค่อยๆทา. ดำเนินการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ไม่ใช่ในขั้นตอนเดียว แต่เป็นขั้นตอนเล็กๆ และการสังเกต
6. ให้วิศวกรอนุมัติได้เลย การเปลี่ยนแปลงที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยทุกครั้งจะต้องได้รับการอนุมัติจากวิศวกรภาคสนาม

คดีเล็กๆ สามคดี: ตามตัวเลข

กรณีที่ 1 — ให้ผลตอบแทนกับ MSE ในสาขาหนึ่ง AI จะตรวจสอบ MSE แบบเรียลไทม์และแนะนำให้ลด WOB และเพิ่ม RPM ในรูปแบบเฉพาะลง 12% MSE ลดลง, ROP เพิ่มขึ้น 18% และการสั่นสะเทือนลดลง คำแนะนำอยู่ในขอบเขตจำกัด และวิศวกรภาคสนามก็ค่อยๆ นำไปปฏิบัติ กำไรสุทธิ: ประมาณ 9 ชั่วโมงต่อหลุม

กรณีที่ 2 — ลำดับความสำคัญของขอบเขตความปลอดภัย แบบจำลองแนะนำให้ลดแรงดันโคลน (ECD) เพื่อเพิ่ม ROP แต่ความกดดันของรูปแบบการเล่นนั้นสูงในระดับความลึกนั้น แรงดันตกทำให้เสี่ยงต่อการถูกเตะ (ของเหลวเข้าไปในบ่อ) วิศวกรขุดเจาะปฏิเสธข้อเสนอ: ควบคุมความปลอดภัยได้ดีมากกว่ากำไร ROP AI ไม่ทราบบริบทด้านความปลอดภัยทั้งหมด

กรณีที่ 3 — คำเตือนการเกิดโพรงอากาศ ESP ในข้อมูลความดันการไหลและแรงดูดของ ESP นั้น AI จะระบุความเสี่ยงของการเกิดโพรงอากาศ (ฟองก๊าซที่ทางเข้าปั๊ม) จากการกระชากที่เพิ่มขึ้นตั้งแต่เนิ่นๆ วิศวกรฝ่ายผลิตปรับการฉีด/ความถี่และบำรุงรักษาปั๊ม การแทรกแซงตั้งแต่เนิ่นๆ ช่วยป้องกันความล้มเหลวของปั๊มมูลค่านับหมื่นดอลลาร์ โมเดลเตือนตั้งแต่เนิ่นๆ วิศวกรตัดสินใจ

พรอมต์ที่อ่อนแอ / พรอมต์ที่แข็งแกร่ง

พรอมต์ที่อ่อนแอ:

ดูข้อมูลการขุดเจาะนี้แล้วบอกวิธีเพิ่ม ROP [ข้อมูล]

พรอมต์อันทรงพลัง:

สร้างร่างคำแนะนำการปรับปรุง ROP จากข้อมูลเซ็นเซอร์หลุมเจาะ (ไม่ระบุชื่อ) ต่อไปนี้ ข้อจำกัดที่เข้มงวด:- ห้ามเกินขีดจำกัดต่อไปนี้: max WOB=[value], RPM สูงสุด=[value], ECD/pressure window=[range] ไม่แนะนำให้เกินขีดจำกัด - ใช้ MSE และตัวบ่งชี้การสั่นสะเทือน/แรงบิด คำแนะนำจะต้องลด MSE และไม่เพิ่มความเสี่ยงของความผิดปกติ (สติ๊กสลิป) - อย่าให้คำแนะนำใดๆ เพียงอย่างเดียวที่ส่งผลต่อความปลอดภัยในการควบคุมบ่อ/แรงดัน ทำเครื่องหมายว่า "ต้องได้รับอนุมัติจากวิศวกรขุดเจาะ" - นำเสนอการเปลี่ยนแปลงเป็นแผนการดำเนินงานแบบค่อยเป็นค่อยไป เขียนเหตุผลข้อมูล: [ข้อมูลเซ็นเซอร์และขีดจำกัด]

เทมเพลตที่คัดลอกได้สี่แบบ

1) การวินิจฉัย MSE:

ตีความแนวโน้ม MSE จากข้อมูล WOB, RPM, แรงบิด, ROP ด้านล่าง จับคู่ MSE ที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันกับสาเหตุที่เป็นไปได้ (ความทื่อของการเจาะ การสั่นสะเทือน การเปลี่ยนแปลงรูปแบบ) แนะนำหน้าต่างพารามิเตอร์ที่ปลอดภัย ระบุขอบเขต ข้อมูล: [เซ็นเซอร์]

2) การตรวจจับความผิดปกติของการเจาะ:

มองหาสัญญาณของการลื่นไถลหรือหมุนวนในข้อมูลแรงบิด/RPM/การสั่นสะเทือน จัดเรียงสิ่งที่ค้นพบตามความรุนแรงและความเสียหายทางกลที่อาจเกิดขึ้น ส่งคำแนะนำพารามิเตอร์การลดปัญหาของคุณด้วยแท็ก "ต้องได้รับการอนุมัติ" ข้อมูล: [ข้อมูล]

3) การตรวจสุขภาพ ESP:

มองหาสัญญาณของการเสื่อมประสิทธิภาพ การล็อคก๊าซหรือการเกิดโพรงอากาศจากกระแส ESP ข้อมูลความดันดูด/จ่าย และความถี่ด้านล่าง เสนอแนะเกณฑ์การเตือนภัยล่วงหน้า จำกัดคำแนะนำแต่ละรายการให้อยู่ในขอบเขตการปฏิบัติงานที่ปลอดภัย ข้อมูล: [ข้อมูล ESP]

4) การเพิ่มประสิทธิภาพการยกแก๊ส:

ประมาณช่วงการฉีดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจากอัตราการฉีดต่อไปนี้ - ข้อมูลอัตราการไหลของการผลิต แสดงผลเสีย (สูญเสีย) ของการฉีดมากเกินไป จำกัดคำแนะนำเกี่ยวกับข้อจำกัดด้านอุปกรณ์และความพร้อมของก๊าซ ข้อมูล: [การฉีด/การผลิต]

กรอบการตัดสินใจการเพิ่มประสิทธิภาพ

พื้นที่

เอไอขอแนะนำ

ข้อจำกัดคงที่

การอนุมัติ

ROP/WOB/รอบต่อนาที

หน้าต่างพารามิเตอร์

ซองกล, การสั่นสะเทือน

วิศวกรขุดเจาะ

ความดัน/ECD

ข้อมูล/คำเตือน

ควบคุมความปลอดภัยอย่างดี

วิศวกร (จำเป็น)

ความถี่อีเอสพี

คำแนะนำการตั้งค่า

ซองปั๊มทำงาน

วิศวกรการผลิต

ลิฟท์แก๊ส

อัตราการฉีด

ความจุก๊าซ/โรงงาน

วิศวกรภาคสนาม

ข้อผิดพลาดทั่วไป

• ทำให้ ROP เป็นเป้าหมายเดียว ไม่สนใจการสั่นสะเทือน การทำความสะอาดบ่อ และอายุการใช้งานของสว่าน
• เสียสละหลักประกันความปลอดภัยเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพ การบังคับใช้ความปลอดภัยในการควบคุมบ่อ/แรงดันเพื่อเพิ่ม ROP
• เปลี่ยนมันด้วยก้าวที่ยิ่งใหญ่ การนำข้อเสนอแนะไปใช้อย่างไม่มีขั้นตอนและไม่มีการสังเกต
• ข้ามซองอุปกรณ์ ไม่วางขีดจำกัดทางกลสำหรับ ESP/สว่านบนพรอมต์
• กำลังข้ามการยืนยัน การดำเนินการเปลี่ยนแปลงที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยโดยไม่ได้รับการอนุมัติจากวิศวกร

โดยสรุป

• การเพิ่มประสิทธิภาพการขุดเจาะและการผลิตคือการค้นหาประสิทธิภาพสูงสุดภายในขีดจำกัดด้านความปลอดภัย
• AI ให้การสนับสนุนการตัดสินใจที่มีประสิทธิภาพในการตรวจจับ MSE/ความผิดปกติ การตรวจสอบ ESP และการเพิ่มประสิทธิภาพการยกแก๊ส
• ข้อเสนอแนะใด ๆ จะต้องไม่เกินขอบเขตทางกลของอุปกรณ์หรือความปลอดภัยในการควบคุมอย่างดี
• ทำให้ขอบเขตชัดเจนทันที ค่อยๆ นำข้อเสนอแนะไปใช้และกรองผ่านความสมเหตุสมผลทางกายภาพ
• การเปลี่ยนแปลงที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัยได้รับการอนุมัติโดยวิศวกรภาคสนาม

งานสมัคร

เลือกสถานการณ์เสียงหรือ ESP (ตัวแทน) ขั้นแรกให้จดขีดจำกัดที่แน่นอนของอุปกรณ์ (WOB สูงสุด/RPM หรือซองปั๊ม) สร้างคำแนะนำในการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยพร้อมท์ที่มีประสิทธิภาพ จากนั้น: (1) ตรวจสอบว่าข้อเสนอแนะเกินขีดจำกัดใดๆ หรือไม่ (2) ทำเครื่องหมายข้อเสนอแนะที่มีผลกระทบด้านการควบคุมหลุม/ความปลอดภัยเป็น "ต้องได้รับการอนุมัติ" (3) แปลงการเปลี่ยนแปลงเป็นแผนปฏิบัติการเป็นระยะๆ

รายการตรวจสอบ

• [ ] ฉันรู้แนวคิดและขอบเขตความปลอดภัยของ ROP, WOB, RPM, MSE และ ESP
• [ ] ฉันกำหนดขีดจำกัดอุปกรณ์และความปลอดภัยไว้อย่างชัดเจนในข้อความแจ้งการปรับให้เหมาะสม
• [ ] ฉันไม่เสียสละการควบคุม/กดดันความปลอดภัยอย่างดีเพื่อผลประโยชน์ใดๆ
• [ ] ฉันกรองข้อเสนอแนะด้วยความสมเหตุสมผลทางกายภาพและค่อยๆ นำไปใช้
• [ ] ฉันผ่านการเปลี่ยนแปลงที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัยไปยังการอนุมัติของวิศวกรภาคสนาม