2011年，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具技術(shù)、套管鉆井技術(shù)和多級(jí)水力壓裂技術(shù)的重大進(jìn)展推動(dòng)了整個(gè)石油天然氣勘探開發(fā)業(yè)的發(fā)展。
其中，深水作業(yè)仍是海洋開發(fā)的焦點(diǎn)。盡管經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢，但巴西和美國墨西哥灣的海洋勘探開發(fā)業(yè)已出現(xiàn)多種新的海洋石油支持船，并且應(yīng)用于2012年初海洋勘探活動(dòng)的投資也在不斷上升。
對(duì)于陸地油氣勘探市場(chǎng)，頁巖氣還停留在專業(yè)術(shù)語的階段，有待于更多的新研究與發(fā)展。水平鉆井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)已走在頁巖勘探成功的最前沿，這是由于應(yīng)用到頁巖開發(fā)流程中的工具和系統(tǒng)一直在不斷地改進(jìn)，應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)。
旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的改進(jìn)
頁巖鉆井中最大的進(jìn)展之一就是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)功能的不斷改進(jìn)。2011年年初，斯倫貝謝推出了Power Drive Archer旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)工具，這有助于作業(yè)者實(shí)現(xiàn)更快的造斜率。
對(duì)任何水平井而言，產(chǎn)油層一般都出現(xiàn)于水驅(qū)特征曲線區(qū)之后。成功、有效地獲得單位井段長度井眼軸線在三維空間的角度變化，這將在很大程度上降低單口井的支出。對(duì)高造斜率的限制主要包括較強(qiáng)的摩阻力、工具的彎曲和井底鉆具組合(BHAs)上不斷增加的壓力。
當(dāng)通過這些高造斜率井段旋轉(zhuǎn)時(shí)，井底鉆具組合要承受巨大的彎矩。疲勞壽命隨著造斜率的不斷增加而成倍縮減，因此，高造斜率能夠減少標(biāo)準(zhǔn)井底鉆具組合的使用壽命。如果沒有一個(gè)建模跟蹤的方法，井底鉆具組合就會(huì)發(fā)生疲勞、嚴(yán)重?fù)p壞和折斷。
對(duì)此，斯倫貝謝的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)提供了采用井身全角變化率獲得井身剖面的好方法，能夠最大限度地暴露油層并增加油氣回收，將其與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，能夠提高鉆探效率，獲得優(yōu)質(zhì)的井身質(zhì)量。
據(jù)悉，2008年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明了該旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的功能及可靠性。由于該系統(tǒng)在提供井的全角變化率上具有獨(dú)特的能力，由此，第二階段的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)非常必要。此階段的目的是確保使用井底鉆具組合不會(huì)對(duì)PowerDrive Archer系統(tǒng)的造斜率能力造成影響，并且通過高全角變化率井眼旋轉(zhuǎn)鉆柱帶來的任何疲勞損失都可以控制。
該工具的旋轉(zhuǎn)可以降低阻力，提高鉆井機(jī)械鉆速(ROP)性能，減少各種機(jī)械卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)上游井眼的凈化和調(diào)質(zhì)。隨著鉆井的潛在延伸，當(dāng)鉆進(jìn)水平井段時(shí)，井底達(dá)到鉆孔的高度凈化，降低摩擦力尤為重要。凈化、平滑的井眼能夠在很大程度上減少下套管時(shí)出現(xiàn)的問題。
井眼質(zhì)量是優(yōu)化鉆井的根本，這包括井眼的凈化、彎曲和清潔。與裸眼井段一起完成，平滑的井眼可以降低下套管和鍵槽出現(xiàn)問題的幾率。
2011年，套管鉆井隨著新技術(shù)的引進(jìn)也取得了階段性的進(jìn)展。這種方法具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在復(fù)雜鉆井環(huán)境下，能夠確保安裝所需深度套管柱的完整性。
威德福國際公司的OverDrive系統(tǒng)采用套管鉆井技術(shù)(DwC)，能夠使作業(yè)者在一個(gè)分段中下套管鉆井、套管固結(jié)等，這不僅提高了鉆井效率，也降低了鉆井成本。
除此之外，該系統(tǒng)的無縫套管方式是一個(gè)有效的DwC工具，其通過潛在風(fēng)險(xiǎn)管理能為作業(yè)者帶來很多鉆井價(jià)值，應(yīng)對(duì)循環(huán)漏失層、壓力轉(zhuǎn)換及不穩(wěn)定地層的問題。
在阿曼，作業(yè)者經(jīng)歷了嚴(yán)重的地層漏失，所面臨的挑戰(zhàn)是井眼穩(wěn)定問題，缺乏用于鉆井液的可用淡水，現(xiàn)場(chǎng)解決是不可能實(shí)現(xiàn)的。
威德福國際公司的工程師與其共同設(shè)計(jì)一個(gè)新計(jì)劃，幫助解決地層鉆井難題。他們決定充分檢驗(yàn)安裝在套管柱底部的可鉆性套管鉆頭，通過障礙物擴(kuò)孔，在總深度的基礎(chǔ)上多鉆了10米(33英尺)，最終，取得了很大的成功。
經(jīng)過使用后，作業(yè)者比較認(rèn)可鉆井的總深度研究，包括摩阻扭矩分析和水泥充填。在隨后的鉆井中，采用OverDrive系統(tǒng)和可鉆性套管鉆頭鉆探整個(gè)井段套管柱已成為標(biāo)準(zhǔn)。
水力壓裂技術(shù)的新進(jìn)展
在整個(gè)一年中，完井技術(shù)不斷取得新的進(jìn)展。貝克休斯年初在北美Williston盆地首次進(jìn)行40-stage壓裂工作。
貝克休斯的FracPoint EX-C采用1/16–in增量單流閥配套連續(xù)泵送作業(yè)，能夠進(jìn)行40 stages的壓裂。此外，F(xiàn)racPoint EX-C系統(tǒng)不僅可以增加分段壓裂的層數(shù)，而且允許使用較大的單流閥，還可以在壓裂過程提高泵率，減少了生產(chǎn)過程中的壓力損失。
貝克休斯40-stage FracPoint作業(yè)使每個(gè)完井縮短了約五天時(shí)間。雖然每個(gè)頁巖層不同，但業(yè)界一致認(rèn)為，多級(jí)壓裂等同于多產(chǎn)量，因此，作業(yè)者持續(xù)要求增加每口井的壓裂段數(shù)，縮短壓裂間隔時(shí)間，提高壓裂效率，最終增加每口井的產(chǎn)量。
展望新技術(shù) 信心百倍
閉環(huán)鉆井系統(tǒng)和鉆井自動(dòng)化是未來幾年內(nèi)可能取得重大突破的技術(shù)。這些技術(shù)具有潛在的經(jīng)濟(jì)效益，這些創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用都將有效地提高深海開發(fā)作業(yè)和陸地鉆井作業(yè)。
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