Die Diversified Structural Composites (DSC) von Exel Composites haben faseroptische eingebettete Carbon Composite-Stäbe für das innovative Bohrlochinterventionssystem der norwegischen Firma Ziebel entwickelt. Die Kompetenz von DSC bei der Pultrusion von Kohlenstofffasern ermöglicht die Präzisionsfertigung von Stäben mit einem Durchmesser von 15 mm und einem Faserkern als Sensor, der Echtzeit-Einblicke in die Bohrlochleistung ermöglicht, die mit herkömmlichen Methoden nicht möglich sind.
Verbesserter Wiederherstellungsfaktor
Ziebel wurde 2006 gegründet und will mit innovativen Technologien und Lösungen ein Faktor für eine verbesserte Ölgewinnung sein. Um fundierte Entscheidungen treffen zu können, benötigt das Ölbohr- und Vervollständigungsteam detaillierte Informationen über den Fluidfluss in und um das Bohrloch während der Produktion oder der Injektion. Diese Daten werden normalerweise mithilfe von Protokollierungstools für die Produktion erfasst. Dieser Ansatz ist jedoch betriebstechnisch anspruchsvoll und bietet begrenzte, zeit- und ortsspezifische Informationen. Ziebels proprietäre Technologie, die auf dem D-Z-System (Distributed Optical Fiber) basiert, weist nicht viele Einschränkungen auf, die die traditionelle Effizienz bei der Protokollierung einschränken, und bietet ein besseres Verständnis des Bohrloch- und Reservoirverhaltens.
Das Herzstück des Z-Z-Systems ist ein 6,2 Kilometer langer Kohlefaserstab (Z-Bar) mit einem Durchmesser von 15 Millimetern von DSC, der mehrere Kabel in einer rauen Bohrlochumgebung sicher befestigt. Typischerweise wird der Stab 48 Stunden lang in eine Produktions- oder Injektionsbohrung eingesetzt, wo der faseroptische Sensor die Temperatur und die akustische Vibration entlang seiner Länge misst. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen - einschließlich der Strömungsverteilung, der Visualisierung von Flüssigkeitsbewegungen, der Lecksuche und der Überwachung von Stimulationsflüssigkeiten - für das kritische Bohrloch- und Reservoirmanagement.
Dieses zusammengesetzte Sensorsystem hat mehr Vorteile. Kohlenstoffstäbe ermöglichen horizontale Bohrlöcher, weil leichte, starre Verbundstäbe von der Oberfläche zu den horizontalen Abschnitten "drücken" können, die häufig in heutigen Bohrlöchern verwendet werden, was mit herkömmlichen Werkzeugen unmöglich ist, die auf Kabeln laufen, es sei denn, elektrische Bohrschlepper. Zusätzlich können Kohlenstoffstäbe mit kleinem Durchmesser in Bohrlöcher mit begrenztem Innendurchmesser und schwieriger Geometrie eintreten, andere Werkzeuge passieren nicht, haben minimale Erstickungswirkungen auf Bohrlöcher und sind im Gegensatz zu Metallen gegenüber den meisten schädlichen und korrosiven Materialien inert. In einer Bohrlochumgebung.
Leistungsstarker Herstellungsprozess
Im Jahr 2006 kontaktierte Ziebel den US-amerikanischen Kohlefaser-Pultrusionsspezialisten DSC, um robuste Verbundstäbe für die Glasfaser-Interventionstechnik im Erdölsektor zu entwickeln und herzustellen. Um die für diese Anwendung erforderliche Kombination aus Festigkeit, Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, entschied sich DSC für ein proprietäres, zähes Epoxidharz und spezielle Kohlenstofffasern, die in umfangreichen Tests ausgewählt wurden, um die mechanischen Eigenschaften zu maximieren. Dieses Harz stellt eine besonders schwierige Anforderung für das Pultrusionsverfahren dar, da es eine sehr langsame Härtung erfordert, um seine optimale Leistung zu erzielen. Dies bedeutet, dass zur Herstellung jeder 6,2 km langen Stange die Pultrusionslinie ununterbrochen länger als 3 Wochen ohne Ausfall betrieben werden muss.
"Die hohen Prozesskosten von Kohlefaser und Faser sind sehr hoch", erklärt David Lewis, Direktor für Technologie und Geschäftsentwicklung bei DSC. "Deshalb haben wir viel Arbeit geleistet und ein äußerst robustes und narrensicheres Pultrusionsverfahren mit überragenden Prozesskontrollmaßnahmen entwickelt, um keinen Ausfall zu vermeiden."
Ziebel und DSC arbeiteten zusammen, um die Wickeltechnologie für die Handhabung und den Transport von Pultrusionsstangen mit großer Länge zu optimieren. Dadurch können starre Kohlefaserstäbe zum Transport von der DSC-Produktionsstätte in Erlanger, Kentucky, nach Europa und in den Mittleren Osten und in die Vereinigten Staaten auf Rollen mit ausreichend kleinem Durchmesser gewickelt werden. Der NDT-Prozess wird verwendet, um die Qualität der Bar zu überwachen, da das Produkt kontinuierlich ist und nicht geschnitten und inspiziert werden kann.
zukünftige Entwicklung
Ziebel ist bestrebt, sein Portfolio durch Innovationen in seinen aktuellen Z-Rod-Produkten und anderen Produkten zu erweitern, die seine hochmodernen faseroptischen Erfassungs- und Datenanalysefähigkeiten nutzen.
"Wir haben viel Vertrauen und Vertrauen in die DSC-Partner, die es uns ermöglichen werden, die Grenzen von Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen in der rauen Bohrlochumgebung von Öl- und Gasbohrlöchern weiter zu verschieben. Unsere Z-Rod der nächsten Generation bringt uns Betriebstemperaturen von 177 Grad Celsius und eröffnet zusätzliche Bohrlöcher für unseren Service ", sagte Neil Gardner, Vice President of Technology bei Ziebel.
Ziebel und DSC haben eine exklusive Vereinbarung zur Entwicklung und Herstellung von fortschrittlichen Faser / Komposit-Bohrlochsensorruten unterzeichnet.
Die finnische Pultrusions-Gruppe Exel Composites hat die DSC im Mai 2018 erworben und damit den Eintritt in den US-Markt ermöglicht.
"Wir gratulieren Ziebel zur erfolgreichen Einführung seines innovativen Ölbohrloch-Interventionssystems und wir freuen uns darauf, mit ihnen zusammenzuarbeiten, um ihre Anwendungen weiter auszubauen", sagte Kari Loukola, Senior Vice President und DSC President von Exx Composites America. "Das Projekt zeigt deutlich die Fähigkeit von DSC, die Pultrusion in die Exel-Gruppe einzubringen, sowie unsere umfassende Expansion, und wir erwarten bedeutende Chancen in der Öl- und Gasindustrie sowie in anderen wichtigen Märkten wie Wind- und Raumfahrt."
