Exel Composites公司Diversified Structural Composites(DSC)为挪威公司Ziebel的创新井介入系统开发了光纤嵌入式碳复合材料棒。DSC在碳纤维拉挤成型方面的专业知识使得15毫米直径的棒材能够精确制造,该棒材具有作为传感器的光纤芯,可以收集有关使用传统方法无法实现的井性能的实时洞察。

Exel Composites与Ziebel合作开发油井传感器-复合材料网

提高采收率因素
Ziebel成立于2006年,旨在通过创新技术和解决方案成为提高采收率的因素。为了做出明智的决策,石油钻井和完井团队需要在生产或注入过程中钻孔内和周围的流体流动的详细信息。这些数据通常使用生产记录工具收集,但这种方法在操作上具有挑战性,并提供有限的,时间和位置特定的信息。Ziebel的专有技术,基于分布式光纤(DFO)的Z系统,没有许多限制传统测井效率的限制,提供了对井和油藏行为的更好理解。

Ziebel Z-System的核心是DSC制造的6.2公里长,15毫米直径的碳纤维杆(Z杆),可将多根光缆牢固地安装在恶劣的井下环境中。通常,将杆部署到生产井或注入井中48小时,其中光纤传感器测量沿其长度的温度和声振动。这使得各种应用 - 包括流量分配,流体运动可视化,泄漏检测和增产流体监测 - 对于最佳井和油藏管理极为重要。

这种基于复合材料的传感系统具有更多优势。碳棒可以实现水平井通道,因为轻质,坚硬的复合杆可以从表面“推”到当今井中经常使用的水平部分,这是传统工具在电缆上运行所不可能的,除非电动井式拖拉机是采用。此外,小直径碳棒可以进入内径受限且几何形状难以通过的井,其他工具不会通过,对井的窒息效应最小,与金属不同,它对大多数有害和腐蚀性物质都是惰性的发现在井下环境中。

强大的制造工艺

Exel Composites与Ziebel合作开发油井传感器-复合材料网

Ziebel于2006年联系了美国的碳纤维拉挤成型专家DSC,以开发和制造在石油领域推出光纤干预技术所需的坚固复合材料棒。为确保此应用所需的强度,刚度和耐腐蚀性的必要组合,DSC选择了一种专有的坚韧环氧树脂和通过广泛测试选择的特定碳纤维,以最大限度地提高机械性能。该树脂对拉挤成型工艺提出了特别具有挑战性的要求,因为它需要非常慢的固化以获得其最佳性能。这意味着,为了生产每根6.2公里长的杆,拉挤生产线必须连续运行,无故障,持续时间超过3周。

“由于碳纤维和光纤的高成本,工艺风险非常高,”DSC技术与业务开发总监David Lewis解释道。“因此,我们开展了大量工作,开发了一种极其坚固且万无一失的拉挤成型工艺,并采用了卓越的工艺控制措施,确保不会出现故障。”
Ziebel和DSC共同合作优化了卷绕技术,以便于处理和运输长长度的拉挤杆。这使得刚性碳纤维棒能够卷绕到直径足够小的卷轴上,以便从位于肯塔基州厄兰格的DSC生产设施运输到欧洲和中东以及美国。NDT工艺用于监控棒材质量,因为产品是连续的,不能切割检查。

未来发展
Ziebel致力于通过其当前Z-Rod产品的创新以及利用其尖端光纤传感和数据分析功能的类似应用的其他产品来扩展其产品组合。

“我们对DSC合作伙伴有很大的信任和信心,这将使我们能够继续在石油和天然气井的恶劣井下环境中推进碳复合材料的界限。我们的下一代Z-Rod将带我们运营温度为350华氏度(177摄氏度),为我们的服务开辟了额外的井,“Ziebel技术副总裁Neil Gardner说。
Ziebel和DSC已签订独家协议,开发和生产先进的光纤/复合井下传感器棒。

总部位于芬兰的拉挤成型集团Exel Composites于2018年5月收购了DSC,标志着其进入美国市场。

“我们祝贺Ziebel成功引入其创新的油井干预系统,我们期待与他们合作,进一步扩展其应用,”Exx复合材料美洲高级副总裁兼DSC总裁Kari Loukola表示。“该项目清楚地展示了DSC为Exel集团带来的碳拉挤成型能力,以及我们的综合扩大产品,我们预计石油和天然气行业以及风能和航空航天等其他主要市场将有巨大的机遇。”