La integridad de los pozos en aguas profundas puede definirse como la aplicación de técnicas de ingeniería y medidas operativas relevantes en la perforación en aguas profundas para controlar los riesgos relacionados durante el proceso de perforación, garantizando que los pozos de petróleo y gas en aguas profundas estén siempre en un estado seguro durante todo su ciclo de vida.
En la perforación en aguas profundas, la alta inversión, el alto riesgo y el alto rendimiento son las características más importantes, por lo que se debe prestar especial atención a las operaciones de seguridad durante el proceso de perforación. [1]
Según las convenciones internacionales, los pozos de petróleo y gas con una profundidad superior a 500 metros se consideran pozos de aguas profundas, mientras que los pozos de petróleo y gas con una profundidad superior a 1500 metros se consideran pozos de aguas ultra profundas. [2] En el entorno marino de aguas profundas, las condiciones geológicas y los factores ambientales son más complejos. En primer lugar, el entorno marino de aguas profundas es más duro, con frecuentes tifones y olas extremas. Después de la superposición de olas internas y corrientes oceánicas en el océano, la velocidad del flujo de aguas profundas aumenta, lo que resulta en condiciones ambientales integrales extremadamente duras para la perforación en aguas profundas; Además, debido a la gran distancia en alta mar de la perforación en aguas profundas, es difícil proporcionar soporte material, lo que también plantea desafíos para la perforación en aguas profundas. [3]
Las condiciones geológicas en las áreas de aguas profundas son complejas. Por ejemplo, en la región del Mar de China Meridional, las áreas poco profundas generalmente se encuentran con tres problemas superficiales cuando se perforan en áreas de aguas profundas, a saber, gas poco profundo, flujo de agua poco profunda e hidratos de gas natural . [4] [5] Durante las operaciones de perforación, es propenso a ocurrir accidentes complejos como invasión de gas y desbordamiento. [6] Además, los estratos profundos tienen una diagénesis pobre , una capacidad de soporte de presión débil, por lo que es fácil que ocurran fugas, el riesgo de control del pozo es alto y el tratamiento es difícil, lo que afecta gravemente la integridad del pozo de aguas profundas.
En el proceso de perforación en aguas profundas, debido a los cambios dinámicos y complejos a largo plazo en el entorno geológico marino, la maquinaria y las herramientas petroleras marinas relevantes son más susceptibles a los daños externos causados por las actividades marinas circundantes. Por lo tanto, en este campo de flujo complejo con alta variabilidad espaciotemporal, los equipos y herramientas petroleras relevantes sufrirán diversos grados de corrosión , daño y deformación . Estos daños se acumularán y provocarán fugas, perforaciones y fracturas irreversibles en sí mismos, causando graves daños a la integridad de los pozos de aguas profundas. Además, debido a la dificultad de monitorear y evaluar oportunamente las fugas en los pozos de petróleo y gas en aguas profundas, los métodos de detección tradicionales para los campos petroleros en tierra ya no son aplicables. Por lo tanto, la detección oportuna de los puntos de fuga y la evaluación precisa también son dificultades importantes para garantizar la integridad de los pozos de aguas profundas.
La detección de la integridad de pozos en aguas profundas se puede dividir en dos aspectos desde una perspectiva global: detección de la presión y la temperatura del pozo. Al detectar los dos indicadores importantes de temperatura y presión, se puede determinar el cambio en el espesor del pozo de la tubería de revestimiento , así como la ubicación de los puntos de fuga y los tipos de daños. [7] Por lo tanto, se puede realizar una evaluación integral de la integridad de los pozos en aguas profundas.
Los dispositivos de detección comúnmente utilizados son herramientas de adquisición de ondas sonoras y detectores electromagnéticos. Para cumplir con los requisitos ambientales especiales de los pozos de petróleo y gas en aguas profundas, es necesario fortalecer la resistencia a altas temperaturas y altas presiones, la resistencia a la corrosión y la hermeticidad del instrumento de prueba acústica, a fin de que los resultados de detección sean más precisos. [8] El detector electromagnético se utiliza para detectar daños en la sarta de revestimiento en el pozo. Debido al uso de tuberías de petróleo de material de bajo magnetismo en pozos de petróleo y gas en aguas profundas, el tiempo de respuesta del detector electromagnético se acortará, optimizando el proceso de detección. Generalmente, cuando se usa junto con herramientas de adquisición acústica y detectores electromagnéticos, la detección y el análisis de la integridad del pozo en aguas profundas serán más completos.
Con el desarrollo de la tecnología de inteligencia artificial , los métodos basados en big data, como el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo, han proporcionado nuevas ideas y métodos para resolver problemas de ingeniería en pozos de petróleo y gas en aguas profundas. [9] La tecnología de inteligencia artificial se utiliza para monitorear la presión y la temperatura del pozo en tiempo real, advertir sobre valores anormales, clasificar los niveles de riesgo y evaluar de manera integral la integridad del pozo en aguas profundas. [10] Luego, se proporcionan las medidas de control de riesgos y las medidas de control del pozo correspondientes basadas en datos históricos y cercanos al pozo para reducir los riesgos de seguridad. Entre ellos, la identificación oportuna y precisa de los correspondientes riesgos tempranos de accidentes es de gran importancia. Por lo tanto, en el futuro, el monitoreo en tiempo real de la integridad del pozo en aguas profundas, la advertencia en tiempo real de situaciones anormales y la elaboración de métodos de procesamiento precisos y oportunos basados en métodos de inteligencia artificial se convertirán en la dirección de desarrollo de la ingeniería petrolera, la ingeniería offshore y la tecnología informática.