I compositi strutturali diversificati di Exel Composites (DSC) hanno sviluppato barre composte in fibra ottica incorporate in fibra ottica per l'innovativo sistema di intervento del pozzo della società norvegese Ziebel. L'esperienza di DSC nella pultrusione in fibra di carbonio consente la fabbricazione di precisione di barre da 15 mm di diametro con un nucleo in fibra come sensore che raccoglie informazioni approfondite in tempo reale su prestazioni ottimali non possibili con i metodi convenzionali.
Fattore di recupero avanzato
Fondata nel 2006, Ziebel punta ad aumentare il recupero di petrolio attraverso tecnologie e soluzioni innovative. Per prendere decisioni informate, il team di perforazione e completamento del petrolio necessita di informazioni dettagliate sul flusso del fluido all'interno e attorno al pozzo durante la produzione o l'iniezione. Questi dati vengono in genere raccolti utilizzando gli strumenti di registrazione della produzione, ma questo approccio è molto impegnativo dal punto di vista operativo e fornisce informazioni limitate su tempo e posizione specifiche. La tecnologia proprietaria di Ziebel, basata sul sistema a fibra ottica distribuita (DFO) Z, non presenta molte limitazioni che limitano l'efficienza di registrazione tradizionale, fornendo una migliore comprensione del comportamento del pozzo e del serbatoio.
Il cuore del sistema Ziebel Z è costituito da un'asta in fibra di carbonio (Z-bar) di 6,2 km di diametro 15 mm realizzata da DSC che monta in modo sicuro più cavi in un ambiente con fondo duro. Tipicamente, l'asta viene dispiegata in un pozzo di produzione o iniezione per 48 ore, dove il sensore a fibra ottica misura la temperatura e le vibrazioni acustiche lungo la sua lunghezza. Ciò consente una varietà di applicazioni, tra cui distribuzione del flusso, visualizzazione del movimento del fluido, rilevamento delle perdite e monitoraggio del fluido di stimolazione, per la gestione di pozzi critici e serbatoi.
Questo sistema di rilevamento a base composita ha più vantaggi. Le aste in carbonio consentono passaggi orizzontali dei pozzi perché le aste composte leggere e rigide possono "spingere" dalla superficie alle sezioni orizzontali che sono spesso utilizzate nei pozzi di oggi, il che è impossibile con gli strumenti convenzionali che funzionano sui cavi a meno che non vengano utilizzati trattori elettrici. Inoltre, le barre di carbonio di piccolo diametro possono entrare nei pozzetti con diametri interni limitati e geometrie difficili, altri strumenti non passano, hanno effetti di soffocamento minimi sui pozzetti e, a differenza dei metalli, sono inerti per la maggior parte dei materiali nocivi e corrosivi. In un ambiente downhole.
Potente processo di produzione
Nel 2006, Ziebel ha contattato lo specialista americano di pultrusione della fibra di carbonio DSC per sviluppare e produrre robuste barre composte per la tecnologia di intervento in fibra ottica nel settore petrolifero. Per garantire la necessaria combinazione di resistenza, rigidità e resistenza alla corrosione richiesta per questa applicazione, DSC ha scelto una resina epossidica resistente proprietaria e fibre di carbonio specifiche selezionate attraverso test approfonditi per massimizzare le proprietà meccaniche. Questa resina pone un requisito particolarmente impegnativo per il processo di pultrusione poiché richiede una polimerizzazione molto lenta per ottenere le sue prestazioni ottimali. Ciò significa che per produrre ogni bacchetta da 6,2 km, la linea di pultrusione deve essere continuamente operata senza guasti per più di 3 settimane.
"L'alto costo di processo della fibra e della fibra di carbonio è molto alto", spiega David Lewis, Direttore della tecnologia e dello sviluppo aziendale di DSC. "Di conseguenza, abbiamo lavorato molto e sviluppato un processo di pultrusione estremamente robusto e infallibile con misure di controllo del processo superiori per garantire che non si verifichino guasti."
Ziebel e DSC hanno lavorato insieme per ottimizzare la tecnologia di avvolgimento per gestire e trasportare barre di pultrusione di lunga durata. Ciò consente di avvolgere rigide aste in fibra di carbonio su bobine di diametro sufficientemente piccolo per il trasporto dall'impianto di produzione DSC di Erlanger, nel Kentucky, in Europa, nel Medio Oriente e negli Stati Uniti. Il processo NDT viene utilizzato per monitorare la qualità della barra perché il prodotto è continuo e non può essere tagliato e ispezionato.
sviluppo futuro
Ziebel è impegnata ad espandere il proprio portafoglio attraverso innovazioni nei suoi attuali prodotti Z-Rod e altri prodotti che sfruttano le sue capacità di rilevamento e analisi dei dati in fibra ottica all'avanguardia.
"Abbiamo molta fiducia e fiducia nei partner DSC, che ci consentiranno di continuare a spingere i confini dei compositi di carbonio nel duro ambiente sotterraneo dei pozzi di petrolio e gas. Il nostro Z-Rod di prossima generazione ci porterà temperature operative di 350 gradi Fahrenheit (177 gradi Celsius) e aprirà ulteriori pozzi per il nostro servizio ", ha affermato Neil Gardner, vicepresidente della tecnologia di Ziebel.
Ziebel e DSC hanno siglato un accordo esclusivo per lo sviluppo e la produzione di barre di sensori avanzati per fibre nel downhole e compositi.
Il gruppo di pultrusione finlandese Exel Composites ha acquisito la DSC nel maggio 2018, segnando il suo ingresso nel mercato statunitense.
"Ci congratuliamo con Ziebel per la riuscita introduzione del suo innovativo sistema di intervento del pozzo petrolifero e non vediamo l'ora di lavorare con loro per espandere ulteriormente le loro applicazioni", ha dichiarato Kari Loukola, Vicepresidente senior e Presidente DSC di Exx Composites America. "Il progetto dimostra chiaramente le capacità di pultrusione di carbonio offerte da DSC al Gruppo Exel, così come la nostra espansione globale, e ci aspettiamo significative opportunità nel settore del petrolio e del gas, nonché in altri mercati importanti come il vento e l'aerospaziale".
