اشتراک گذاری با دوستان
وضعیت: بسته
شماره سند:RFP958252343
تاریخ انتشار: 1395/11/05
مهلت ارسال پیشنهاد:1395/12/05
فرصت‌ها: براساس پیشنهادها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۶۳ – ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۴۳
ارسال پروپوزال‌ها: Proposal@boomerangt.com
ضرورت مسئله
در حدود ۲۰ سال پیش، سیستم‌های دائمی برای مانیتورینگ دما و فشار در داخل Down hole پیش معرفی شدند. در سیستم قدیمی، گیج دما و فشار داخل یک پکیج قرار گرفت و با استفاده از یک لاین نرم و صاف داده‌ها انتقال مییافت. در سیستم‌های مدرن، سنسورهای دما و فشار طراحی‌شده برای نصب دائمی در Down hole مورد استفاده قرار گرفته‌اند که این سیستم‌ها قادرند فشار آنالوس و tubing را مانیتور کنند و همچنین می‌توانند با استفاده از عبور جریان دو فازی مایع از داخل یک ونتوری دبی جریان را نیز مشخص کنند. دستگاههای ثبت کننده مختلفی نیز ممکن است در wellhead مورد استفاده قرار گیرد که بتوانند داده‌های دیگری را ثبت کنند و آن‌ها را انتقال دهند. علاوه بر این، سیستم مانیتورینگ چاهها مجهز به تجهیزاتی نظیر سنسورهای دائمی برای Down hole، سنسورهای سطحی، کنترل‌کننده‌های سطحی، Remote Terminal Unit ) RTU)، کنترل از راه دور (از طریق رادیو، خط تلفن، Leased lined، private network و غیره) و نرم‌افزارهای کاربردی برای کنترل ایمنی چاه و تولید بهینه و افزایش ضریب بازیافت آن هستند. سیستم‌های مانیتورینگ این امکان را فراهم میآورند تا بتوان چاهها و مخازن را به‌صورت آنلاین از راه دور مانیتور کرد به‌طوری‌که فاصله محل کار تا چاه ممکن است به هزاران کیلومتر برسد. همچنین اجازه می‌دهد تولید، نگهداری و مدیریت میدان تا زمان عمر مخزن (از ابتدای حفاری تا مرحله ثانویه برداشت) بهینه گردد. لازم به ذکر است، اندازه‌گیری پارامترهای مختلف نظیر دما، فشار، دبی و غیره می‌تواند به سطح انتقال یابد. فرآیند SRO ) surface read out) دارای مزایای قابل‌توجهی ازجمله تولید داده به‌صورت آنلاین است. در برخی از کاربردها که از نظر اقتصادی در سطح پایینتری قرار دارند، میتوان بدون نیاز به SRO این کار را انجام داد. این امر باعث کاهش هزینههای عملیات و تعمیرات خواهد شد. اما مشکل استفاده از این‌گونه تجهیزات، تضمین کیفیت داده‌های به‌دست‌آمده است که شامل زیان‌های عملیاتی قابل‌توجهی است که در صورت اختلال در عملکرد تجهیزات ثبت کننده در bottom hole ایجاد میگردد. به همین دلیل، down hole recording (DHR) باید تنها در زمانی مورد استفاده قرار گیرد که هدفِ اندازه‌گیری، بستگی به زمان stabilization نداشته باشد یا اینکه زمان تثبیت کاملاً مشخص باشد (به‌طور مثال اندازه‌گیری فشار متوسط مخزن در یک مخزن با تحرک پذیری مشخص). بسیاری از صنایع به هر دو ابزار SRO و DHR مجهز هستند. بخش اندازه‌گیری این ابزارها معمولاً هر دو گزینه را دارد. در گزینه SRO، سنسورهای الکترونیکی به یک سیستم اندازه‌گیری از راه دور کوپل می‌شود تا بتواند کار انتقال به بالا را انجام دهد و کابل، انرژی مورد نیاز برای این کار را تأمین می‌کند.
در گزینه DHR، باتریهای موجود در down hole انرژی مورد نیاز را تأمین می‌کنند و داده‌ها در بردهای حافظه ذخیره می‌شوند و میتوان در آینده این اطلاعات را بازخوانی کرد. به‌طورکلی سیستم‌های مانیتورینگ دائمی که در Down hole قرار میگیرند توسط رشته تکمیل به نزدیک عمق مخزن برده می‌شوند تا بتوانند اطلاعات دقیقتری جمع‌آوری کنند. شکل (۱) کلیه بخشهای مربوط به تجهیزات و چگونگی ارسال این اطلاعات به سطح را به‌صورت شماتیک نشان می‌دهد. همچنین بخشهای جزئی مربوط به بخش درون‌چاهی در شکل (۲) نشان داده شده است.
این سیستم‌ها با استفاده از کابل با سطح در ارتباط هستند و تمامی طول رشته تکمیل را دربر می‌گیرد و با استفاده از اتصالات مناسب به خارج از wellbore برده می‌شوند. Telemetry پیشرفته این امکان را فراهم میآورد تا این سنسورها در هر زمان و در طول مدت حیات مخزن کار جستجو را انجام دهند. امروزه بیشتر این سیستم‌ها در عملیات، وظیفه ثبت دما و فشار ته چاه را به عهده دارند.
همچنین سیستم‌های دائمی برای کاربردهای مانیتورینگ، مهندسی شده‌اند و برای مدت‌زمان طولانی قابل استفاده هستند. قطعات الکترونیکی دیجیتال با گیج‌های آن طوری طراحی شده‌اند که در دامنه وسیعی از دما بدون نیاز به نگهداری مورد استفاده قرار گیرند. نکتهای که در این بخش حائز اهمیت است این است که مشخصههای اندازه‌گیری این قطعات بیشتر بر پایداری در زمان طولانی تکیه دارد تا پاسخ دینامیکی سریع، به همین دلیل انتخاب سنسور مناسب از اهمیت ویژهای برخوردار است و در همین راستا کریستال‌های کوارتز به همراه یاقوت کبود در این سنسورها مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
سنسورهای مناسب حداقل کاری که یک گیج قرار داده شده در Down hole انجام می‌دهد اندازه‌گیری دما و فشار است. گیج‌های دیگری نیز ممکن است به آن اضافه گردد (بالای سه عدد گیج به یک تک کابل) تا بتوان فشار آنالوس یا دبی جریان Down hole را (با استفاده از یک ونتوری) اندازه‌گیری کرد که از این دسته میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- Pressure Watch Quartz نسل جدیدی از دستگاههای اندازه‌گیری فشار و دما است که برای اطمینان از پایداری و زمان عمر مناسب کاملاً با کریستال‌های کوارتز پلمپ شده و توسط شرکت Schlumberger انجام شده است.
- Pressure Watch Sapphire نیز نسل جدیدی از سنسورهای اندازه‌گیری دما و فشار است که دارای قطری در حدود ¾ اینچ می‌باشد و انعطاف‌پذیری بسیار بالایی در طراحی تکمیل دارد.
- Pressure Watch Twin Sapphire نیز یک سنسور دوگانه است که دارای قطری در حدود یک اینچ است و انعطاف‌پذیری بسیار بالایی در طراحی تکمیل دارد. همچنین برای اندازه‌گیری فشار داخل آنالوس و tubing می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
- FloWatcher فلومتر down hole است که برای اندازه‌گیری فشار، دما، دبی و دانسیته سیال می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. این سنسور می‌تواند برای بهینه‌سازی تولید، تشخیص و شناسایی مشکلات تولید به کار رود.
معمولاً کار انتقال داده‌ها از طریق کابل الکتریکی انجام میگردد. همچنین این اطلاعات می‌تواند در حافظه دستگاه اندازه‌گیری در Down hole ثبت گردد و به مرکز جمع‌آوری اطلاعات فرستاده شود که انرژی این کار از طریق باتری تأمین میگردد.
کابلهایی که برای نصب دائمی طراحی می‌شوند باید در برابر فشار، دما و سیالاتی با خورندگی بالا مقاوم باشند. همچنین این کابلها باید از نظر مکانیکی طوری طراحی شوند که در طول مدت نصب نیز دچار آسیب نگردند به همین خاطر معمولاً کابلهای single conductor مورد استفاده قرار میگیرند. اتصالاتی نیز که برای این کار مورد استفاده قرار میگیرند باید طوری طراحی شوند که دوام بالایی داشته باشند. این اتصالات شامل اتصالات ته چاهی (توان و فشار)، gauge mandrel و اتصالات uphole هستند. بسته به اینکه wellhead در روی خشکی و یا سطح دریا (بر روی سکو) یا زیر دریا قرار گرفته باشد پیچیدگیهایی را در نصب و راه‌اندازی در سطح ایجاد می‌کند. برای چاه‌های زیر دریا، سیستمی که مورد استفاده قرار می‌گیرد به‌طور نمونه از طریق سیستم‌های جمع‌آوری داده‌های موجود و متصل به مرکز این کار را انجام می‌دهد. بر روی سکوها نیز، چندین گیج دائمی ممکن است به یک بخش سطحی مستقل متصل باشند و ارتباطات و موارد اندازه‌گیری شده از طریق لینک‌های استاندارد یا پیشرفته نظیر ماهواره منتقل گردد. شکل (۳) نمونهای از داده‌های پیوسته جریانی را نشان می‌دهد که طی مدت ۸۰ روز ثبت شده است و در آن فشار برای بهینه‌سازی تولید مورد استفاده قرار گرفته و نرخ تولید در سطح مکرراً بر اساس فشار جریان ته چاه تنظیم شده است.
با توجه به مطالبی که ذکر شد، به دلیل دمای بالای سیال درون چاه‌های نفت که تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد میرسد تا سال‌ها امکان نصب سیستم‌های الکترونیک وجود نداشت همچنین از دیگر چالشهای پیش روی مسئله، خورندگی بالای سیال کابلکشی در چنین سیستمهایی است. استفاده از قطعات HT در تجهیزات الکترونیکی و نیز پوشش تقویت شده با فولاد ضدزنگ می‌تواند ازجمله اهداف این طرح باشد. استفاده بهینه از حداقل توان قابل ارسال به درون چاه و پردازش بلادرنگ داده‌ها در دمای بالا و نیز ارسال داده‌ها به مسافتی بیش از ۳ کیلومتر از درون چاه با کمترین توان و دکود کردن اطلاعات نیز از مفاهیم مهم در این پروژه است که باید مدنظر قرار گیرد.
شرح مسئله
در مهندسی و مدیریت مخازن، داشتن اطلاعات دقیق و به‌روز از پارامترهای درون‌چاهی مانند دما، فشار و دبی سیال اولین قدم در راستای هوشمندسازی چاهها و مخازن است. شرکتهای داخلی تاکنون به دلیل تحریمها از این اطلاعات محروم بودهاند و شرکتهای سازنده این تکنولوژی نیز به دلیل پیشرفته بودن این سیستم‌ها محدود هستند. به همین دلیل مهندسین مخازن تاکنون مجبور به تخمین پارامترهای درون‌چاهی بر اساس اطلاعات سطحی بودهاند که این اطلاعات از طرفی دقت پایینی دارد و از طرف دیگر در بازه زمانی طولانی به‌روز می‌شوند. بر اساس اطلاعات جمع‌آوری‌شده در این زمینه، دستگاه اندازه‌گیری فشار و دمای چاه‌های نفت و گاز که در دسته تجهیزات درون‌چاهی قرار دارد از چهار بخش اصلی حسگرها، بردهای الکترونیک، باطری و بدنه ابزار تشکیل شده‌اند. با نصب این دستگاه، اندازه‌گیری پارامترهایی نظیر دما و فشار و دبی و غیره به‌صورت آنلاین مهیا می‌شود که بر اساس آن میتوان اطلاعات کاملی از چاه به دست آورد. این سنسورها برخی در سطح و برخی در عمق نصب می‌شوند که در حقیقت به دودسته نصب در Surface و نصب در Down hole دستهبندی میگردند: با توجه به اینکه این سنسورها می‌توانند در Down hole نصب شوند لذا باید این قابلیت را داشته باشند تا دمای بالای درون چاه را تحمل کنند و همچنین باید به‌گونه‌ای ساخته شوند که بتوانند در دمای بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد و در فشار تا psi ۲۰۰۰۰ عملکرد مناسبی داشته باشند و برای مدت‌زمان طولانی قابل استفاده باشند. بنابراین به‌کارگیری از مواد مناسب در ساخت این‌گونه تجهیزات ازجمله مواردی است که باید با دقت انتخاب گردد. نکته دیگری که باید مدنظر قرار گیرد این است که اطلاعاتی که توسط این سنسور اندازه‌گیری می‌شود باید به مکانی دورتر از سطح فرستاده شود که برای این کار انرژی قابل‌توجهی لازم است که باتری خورشیدی یکی از این تأمین‌کننده‌های انرژی است. زمانی که سنسور در Down hole نصب شد باید اطلاعات جمع‌آوری‌شده را انتقال دهد که این کار از طرق مختلفی نظیر وایرلس و غیره انجام می‌گیرد. این سیستم از داخل پکر و از طریق tubing وارد آنالوس شده و در مکان مناسب قرار می‌گیرد که برای این کار از ابزارهای متعددی برای تثبیت آن استفاده خواهد شد. در گذشته برای مدیریت و توسعه مخازن و جمع‌آوری داده‌ها، از تست‌ها و لاگ‌هایی استفاده می‌گردید که پیش از شروع تولید گرفته می‌شد. این داده‌ها مدت‌ها بعد جمع‌آوری می‌شد و ممکن بود ماهها و بلکه سال‌ها به طول انجامد که همین امر مشکلاتی را در تولید ایجاد میکرد. لذا برای کاهش هزینه و زمان، جهتگیریها به سمت نصب و راه‌اندازی سیستم‌های دائم مانیتورینگ پیش رفت تا با این تکنولوژی داده‌ها ثبت و سپس به سطح فرستاده شوند که این اطلاعات می‌تواند در تولید مؤثر باشند و به‌تبع آن بر طول عمر چاه تأثیر گذارند. به همین دلیل این هدف در مورد مخازن نفتی ایران نیز مدنظر قرار گرفته است که برداشت هوشمندانه از آن‌ها موجب افزایش تولید در بلندمدت خواهد شد. بدین منظور باید رفتار مخازن و چاهها در نرم‌افزارهای ویژهای تحلیل شوند. مهم‌ترین داده‌های ورودی نرم‌افزارهای مذکور اطلاعات درون‌چاهی از لایههای مختلف بوده که تاکنون در ایران انجام نشده است، لذا این شرکت بزرگ حفاری چاه‌های نفت و گاز در نظر دارد در زمینه ” طراحی و ساخت سیستم مانیتورینگ دائمی فشار و دمای درون چاه‌های نفت و گاز” با دارندگان این فناوری تعامل و همکاری نماید.
راه‌حل‌ها و پیشنهادها باید الزامات زیر را رعایت نمایند
- سیستم باید بتواند حداقل bps ۳۲ روی ۲۰۰۰ متر انتقال اطلاعات انجام دهد.
- در دمای ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار psi ۲۰۰۰۰ عملکرد مناسبی داشته باشد.
- عمر سیستم در چاههایی با دمای ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد باید حداقل ۵ سال باشد.
- پارامترهای نظیر دما، فشار و دبی قابل جمع‌آوری بصورت آنلاین باشند و این پارامترها با خطای ۱/۰ درصد اندازه‌گیری شوند.
- مدیریت هوشمند بهرهبرداری از ۵۰ چاه
راه‌کارهای پیشنهادی
(راه‌حل‌های پیشنهادی برای حل مسئله، لزوماً محدود به پیشنهادی‌های زیر نخواهد بود)
- طراحی و ساخت بورد پردازشی HT
- طراحی و ساخت پردازشگر بلادرنگ پالس‌های دریافتی سطحی
- استفاده از قطعات HT در تجهیزات الکترونیکی و نیز پوشش تقویت شده با فولاد ضدزنگ
راه‌کارهای غیر قابل قبول
خرید یونیت از تامین کننده‌های خارجی
نوع همکاری مطلوب
- مشارکت در توسعه
- خرید تضمینی خدمت