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推動頁巖革命革新技術大盤點(上)

推動頁巖革命革新技術大盤點(上)

過去50年間,各行各業的技術進步呈指數型增長。自上世紀60年代以來,每18個月計算機的信息處理能力就會增加一倍?;ヂ摼W經歷了爆炸式增長,從一個小型的研究型網絡發展成為了一個擁有30多億用戶的龐大體系。同時,計算機從早期巨型的體積已經演化為了便攜式設備。

技術變革改變了人們的生活方式,智能手機、無人駕駛汽車以及增強現實技術早已進入大眾的視野。同樣,技術變革也對我們的工業體系產生了深遠的影響,尤其是油氣行業。技術之所以對我們如此重要,是因為它可以在很大程度上幫助我們提高效率。

頁巖革命

一個行業的發展離不開方法的改進和效率的提高。而近些年來,石油行業的繁榮主要得益于先進技術和先進工具的大量應用,從而造就了運營效率的指數式增長。

創新和技術進步帶來的影響在頁巖氣領域尤為顯著。美國頁巖氣之父George Mitchell帶頭推動了水力壓裂法的使用,這項突破性技術帶來了美國2010年以來的頁巖氣繁榮。頁巖氣開采被認為是本世紀迄今為止最為偉大的創新,但事實上這并不是一項新技術,而是由上世紀90年代末的技術發展而來。這種技術發展開創了一個嶄新的頁巖時代,同時也推動了美國油氣行業的革命。

目前,油氣行業正面臨著因油價大幅波動而帶來的諸多挑戰。如果石油企業能夠通過使用新技術、新工具來提高效率,那么企業不僅能夠在嚴酷的環境下生存下來,甚至還能夠逆勢而上。

在頁巖氣開采領域,生產商們已經嘗到了創新帶來的甜頭:技術革新使得水平井鉆井效率顯著提高,鉆井成本大幅下降,水平井的最大長度也隨之延長。

頁巖氣前景

EIA近期的一份報告表示,美國的頁巖油氣的前景取決于未來25年鉆井技術的發展速度。雖然美國目前的頁巖油氣產量仍持續減少,預計2017年的產量為420萬桶/天,但隨著技術進步速度的加快和油價回升,美國的頁巖產量將在2040年達到1290萬桶/天。EIA認為,產量的增長主要得益于油價的回升以及新油田的不斷發現。石油圈原創www.h29736.cn

為了實現可持續發展,石油業需要通過大量的實驗、分享良好實踐以及新技術和現有技術的應用來實現自我革新。石油圈原創www.h29736.cn

如今,頁巖生產商們如果還想進一步提高效率,創造更多的價值,那么他們應該重點關注并發展以下幾個領域:鉆頭和切削工具、地面鉆井設備、定向井工具和批量鉆井技術。

據了解,以上幾種技術在過去8年中已經幫助石油生產商將鉆井效率提高了35%以上。在未來的兩年中,由于石油行業改革步伐加快、技術進步以及油企不斷發展的壓力,鉆井效率還將繼續提高15~20%。石油圈原創www.h29736.cn

新型鉆頭和切削工具

在過去的35年中,鉆頭對整個鉆井行業的影響之大遠超其它工具和技術。鉆頭技術的進步,引領了鉆井技術的快速發展。

PDC鉆頭切削效率,主要受到切削齒位置分布、切削齒尺寸以及刀片數量和種類的影響。隨著以上幾個因素的不斷改進,PDC鉆頭效率也得到了極大的提高。

鉆頭技術已經從三牙輪鉆頭發展到了如今的PDC鉆頭。當然,三牙輪鉆頭和TCI鉆頭并沒有完全退出歷史舞臺,只是PDC鉆頭現在作為一種最為主要的鉆井方式,極大提高了鉆頭破碎堅硬巖石的能力。石油圈原創www.h29736.cn

過去,每鉆一個井段需要消耗3~4個鉆頭。而現在,隨著PDC鉆頭的應用,作業者每鉆一個井段只需消耗2個鉆頭,還不會影響機械鉆速。此外,現如今的鉆頭在進行生產層井眼作業時,可以最大程度的降低反扭拒,保證造斜作業階段定向鉆具的穩定性。

加強型PDC鉆頭不僅不會降低機械鉆速,還能大幅提高鉆頭破巖速率。大約10年前,Keith Arnold(本文原作者)曾在Haynesville頁巖區進行過水平井鉆井,當時鉆一口4,300 ft深的水平井(測深為16,800 ft)大約需要54天。此后,每口井消耗的鉆頭數量持續下降,同時機械鉆速不斷提高。到2015年時,鉆一口同樣的井大約只需34天。

下期石油圈將繼續為大家帶來其它三項推動頁巖革命的革新技術(閱讀下期相關內容請點擊,敬請期待!

作者/Keith Arnold ? 譯者/杜超 ? 編輯/張永君

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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