Exel Composites Diversified Structural Composites (DSC) utvecklade fiberoptiska inbäddade kolkompositstänger för det innovativa brunninterventionssystemet i det norska företaget Ziebel. DSC: s expertis inom kolfiberpultrusion möjliggör precisionstillverkning av 15 mm diameterstänger med en fiberkärna som en sensor som samlar in realtidsinsikt i brunnsförmåga inte möjligt med konventionella metoder.
Förbättrad återhämtningsfaktor
Ziebel grundades 2006 och syftar till att vara en faktor för förbättrad oljeåtervinning genom innovativ teknik och lösningar. För att fatta välgrundade beslut behöver oljeborrnings- och slutföringslaget detaljerade uppgifter om vätskeflödet i och runt borrhålet under produktion eller injektion. Dessa data samlas vanligtvis med hjälp av produktionsloggningsverktyg, men detta tillvägagångssätt är operativt utmanande och ger begränsad, tids- och platsspecifik information. Ziebels proprietära teknik, som bygger på Distributed Optical Fiber (DFO) Z-systemet, har inte många begränsningar som begränsar traditionell loggningseffektivitet, vilket ger en bättre förståelse av brunn och reservoarbeteende.
I hjärtat av Ziebel Z-System finns en 6,2 kilometer, 15 mm diameter kolfiberstav (Z-bar) tillverkad av DSC som säkert monterar flera kablar i en hård miljö i nackhålet. Typiskt utplaceras stången i en produktions- eller injektionsbrunn i 48 timmar, där fiberoptiska sensorn mäter temperatur och akustisk vibration längs dess längd. Detta möjliggör en mängd olika tillämpningar - inklusive flödesfördelning, visualisering av vätskebehandling, läcksökning och stimulering av vätskevätskning - för kritisk brunn och reservoarhantering.
Detta kompositbaserade avkänningssystem har fler fördelar. Kolstångar möjliggör horisontella brunnskanaler eftersom lätta, styva kompositstänger kan "trycka" från ytan till de horisontella sektioner som ofta används i dagens brunnar, vilket är omöjligt med konventionella verktyg som körs på kablarna, såvida inte elektriska brunnstraktorer är antagna. Dessutom kan kolvstänger med liten diameter komma in i brunnar med begränsade inre diametrar och svår geometri, andra verktyg passerar inte, har minimala kvävningseffekter på brunnar och till skillnad från metaller är de inerta mot de flesta skadliga och frätande material. I en nackdel miljö.
Kraftfull tillverkningsprocess
Under 2006 kontaktade Ziebel den amerikanska kolfiberpultrusionspecialisten DSC för att utveckla och tillverka robusta kompositstavar för fiberoptisk interventionsteknik inom petroleumssektorn. För att säkerställa den nödvändiga kombinationen av styrka, styvhet och korrosionsbeständighet som krävs för denna applikation valde DSC ett proprietärt hård epoxiharts och specifika kolfibrer valda genom omfattande testning för att maximera mekaniska egenskaper. Detta harts utgör ett särskilt utmanande krav för pultrusprocessen, eftersom det kräver mycket långsam härdning för att uppnå sin optimala prestanda. Det betyder att för att producera varje 6,2 km lång stång måste pultruderingslinjen drivas kontinuerligt utan fel i mer än 3 veckor.
"Den höga processkostnaden för kolfiber och fiber är väldigt hög," förklarar David Lewis, chef för teknik och affärsutveckling hos DSC. "Som ett resultat har vi gjort mycket arbete och utvecklat en extremt robust och idiotsäker pultrusionsprocess med överlägsna processkontrollåtgärder för att säkerställa att inget misslyckas."
Ziebel och DSC samarbetade för att optimera lindningstekniken för att hantera och transportera långlängda pultrusionstavar. På så sätt kan styva kolsvingsstänger lindas på rullar med tillräckligt liten diameter för transport från DSC produktionsanläggningen i Erlanger, Kentucky, till Europa och Mellanöstern och USA. NDT-processen används för att övervaka barens kvalitet eftersom produkten är kontinuerlig och inte kan skäras och inspekteras.
framtida utveckling
Ziebel har åtagit sig att expandera sin portfölj genom innovationer i sina nuvarande Z-Rod-produkter och andra produkter som utnyttjar sin avancerade fiberoptiska avkänning och dataanalys.
"Vi har mycket förtroende för DSC-partners, vilket gör det möjligt för oss att fortsätta driva gränserna för kolkompositer i den hårda nackdelen med olja och gasbrunnar. Vår nästa generation Z-Rod kommer att ge oss driftstemperaturer 350 grader Fahrenheit (177 grader Celsius) öppnar ytterligare brunnar för vår service ", säger Neil Gardner, vice vd för teknologi hos Ziebel.
Ziebel och DSC har tecknat ett exklusivt avtal om att utveckla och tillverka avancerade fiber / komposithåltagare.
Den finskbaserade pultrusionskoncernen Exel Composites förvärvade DSC i maj 2018 och markerade sin inträde på den amerikanska marknaden.
"Vi gratulerar Ziebel till den framgångsrika introduktionen av sitt innovativa system för oljebrunnsintervention och vi ser fram emot att samarbeta med dem för att ytterligare utöka sina applikationer", säger Kari Loukola, Senior Vice President och DSC President of Exx Composites America. "Projektet visar tydligt de kolpultrusionsmöjligheter som DSC ger till Exel Group, liksom vår omfattande expansion, och vi förväntar oss stora möjligheter inom olje- och gasindustrin samt andra stora marknader som vind och flyg."
