维度网讯，雪佛龙（Chevron）与哈里伯顿（Halliburton）在科罗拉多州成功验证了一套全自动闭环压裂方案，并正在将更多诊断工具集成到该系统中。
该闭环系统由感知层、决策逻辑层和执行层构成，能够基于实时地下数据动态调整完井参数。哈里伯顿技术顾问Awais Navaiz在2月举行的SPE水力压裂技术会议暨展览会上发表论文（SPE 230613）时指出，该系统属于持续改进工作的一部分，并非独立的科研项目。
雪佛龙落基山区完井工程师Jason Bell在报告中表示，此次部署的核心目标是验证该技术的可行性。他强调：“团队试图快速部署并验证技术，同时需要在一定范围内工作，以说服公司此举有用且重要，整个过程不能打乱进度或影响资产。”论文作者进一步说明，该方案旨在非常规资产中创建并部署一套完全自主、基于传感器信息的闭环压裂系统。在科罗拉多州的实践中，该系统需展示持续可靠的自主执行能力，通过无创诊断手段收集可操作地下信息而不干扰作业，并演示自动化工作流如何将地下反馈转化为井场的实时调整。该工作流将人类通常需要数分钟或数小时的决策时间缩短至几秒钟。
部署分为三个阶段：首先通过诊断了解当前压裂性能，随后进行效率优化并实现压裂过程自动化，最后集成地下反馈，使闭环系统自主执行处理参数的调整。
Navaiz透露，团队通过一次性光纤获取诊断数据。该光纤成本低且无创，用于收集数据，以监测裂缝系统行为并建立基线关键绩效指标。他指出，地面自动化是方案的关键基础，将现场人工决策减少了约90%，计算机决策量增加了14倍。“计算机能够以完全相同的方式日复一日地执行上千段压裂作业，只要定义好操作边界。而人类操作总是存在变数。”他解释称，该系统将全闭环操作定义为一种自我调节、自包含的过程，通过反馈控制自身性能。“当反馈持续集成到系统中而无需任何人工干预时，该过程即被视为全闭环。”在本次部署中，地下数据被连续输入系统，系统依据预定义逻辑做出决策，并直接发送至压裂泵执行，全程无人干预。
能量工程工作流是实现闭环的第一个里程碑。该工作流将诊断反馈与地面自动化连接起来，根据裂缝扩展反馈动态重新分配储层能量，以促进裂缝系统更均匀扩展。“当我们设计压裂段时，假设所有射孔簇等距分布、段长均匀、井距相等。但现实情况截然不同。”Navaiz表示。传统的做法是将浆液注入快速扩展的段，而闭环能量工程工作流则采取相反策略：限制液量，直到遇到表现更好的段，再将‘储存’的液量重新注入该段。
Bell表示，确定哪些段表现好或差需要大量数据，这些数据通过一次性光纤收集。团队收集了超过1500个段的数据，作为整个压裂方案执行的背景数据。“期间没有改变压裂方案的任何内容，相同的段设计，一切保持不变，只是收集数据、发送到云端、分析、编目、表征。”通过数据表征，团队成功区分出具有‘快速’和‘缓慢’扩展特征的裂缝系统。当计算机判定发生慢速压裂时，它会从储液罐中抽取浆液体积并将其施加到慢速扩展的段上。
Navaiz补充说，该系统是模块化的，观察、决策或执行等部分可根据需要替换。“如果希望将邻井光纤更换为其他诊断工具，或者改变行动方式、调整决策逻辑，都可以实现。”Bell强调，模块化设计赋予系统即插即用的特性，使其能够轻松适应不同作业场景。“也许光纤不是唯一答案，或者没有邻井DUC（已钻但未完井的井），但系统可以接入另一种诊断工具，这正是该系统的优势。”他透露，未来可能会使用其他传感工具。
在科罗拉多州的部署中，团队首先以开环模式运行，随后切换至闭环模式。在首次闭环应用中，超过90%的压裂段实现了全端到端自动化。“团队完成并展示了一个完全自主、由地下驱动的闭环反馈压裂应用，无需任何人工干预。”Bell描述道，“系统采集传感数据，在云端处理，做出决策，并将是否变化的指令发送回压裂车队，设备自动执行变更，全程无人干预。”
论文作者在总结中指出，由井下测量指导的智能地面压裂作业能够触发动态完井决策，从而优化完井方案。未来工作可能涉及更复杂的决策逻辑架构，并正在考虑将更多诊断工具纳入工作流。Navaiz表示，团队当前研究的总体议程围绕保持运营效率展开。“目前试图解决的局限性是使操作具备如此多功能，以至于可以在同步压裂、三井甚至四井同步压裂中对独立井进行更改，同时不影响整个完井工厂的运作。”
相关论文信息：SPE 230613《变革水力压裂：首个闭环完井方案》（Transforming Hydraulic Fracturing: The First-Ever Closed-Loop Completions Program），作者包括A. Navaiz和P.F. Stark（哈里伯顿），M. Paradeis（原雪佛龙美国公司，现为Subterra Energy Consulting），J. Bell、D. Beasley、E. White和H. Lynch（雪佛龙），以及F. Adil、J.B. Tran、C. Cox和J. Doucette（哈里伯顿）。
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