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水力壓裂中的新技術、新工藝

水力壓裂中的新技術、新工藝

一個專注于壓裂技術的小組討論用一些新技術、新工藝來持續改進壓裂技術。

來自丨JPT
編譯丨TOM

水力壓裂是過去幾十年來影響石油天然氣行業最重要的技術之一。雖然它顯然是為了提高采收率而在巖石上人工造縫,但沒有人真正知道那里發生了什么,因此只能提出壓裂理論。

最近Hart Energy舉行的DUG Eagle Ford會議上,一個專注于壓裂技術的小組討論用一些新技術、新工藝來持續改進壓裂技術。

更智能的井

Reveal能源公司CEO Sudhendu Kashikar表示,作業者可以通過簡單、準確以及擔負得起的方式獲得每口井的裂縫信息。

他說:“在鉆完數千口井之后,業內對于間距與完井設計仍然存在很大的不確定性?,F有技術無法實現全面優化,而且現有技術具有侵入性、復雜又昂貴?!?/span>

他的方法非常簡單,就是在鄰井被壓裂的同時,在監測井上安裝一個壓力表。得到的結果是一個IMAGE Frac裂縫圖。他表示,這種方法不需要現場人員,也是非侵入性的,而且價格合理。

水力壓裂中的新技術、新工藝

圖1 通過在監測井上安裝壓力表,當鄰井被壓裂時,可以生成IMAGE Frac裂縫圖。

該方法在實現基于壓力的裂縫成像的背后首先需要建立一個監測段。作業者安裝一個橋塞,然后對監測段進行壓裂。當壓裂完成后,關閉井口裝置,然后安裝高分辨率的壓力表。

假設有三口井的情況下,當第一口井與第三口井中進行1至15段壓裂時,下一階段就是在第二口井中監測第1段。在下一個階段,井2進行2至28段壓裂時,監測井1與井3的第15段。最后階段,當井1與井3對18至28段進行壓裂時,監測井2的第28段。

系統可以提供多個功能,包括FracSCAN、ProppantSCAN與PerfSCAN。

該系統可以用于各種研究。在一個實例中,操作員將滑溜水與凝膠進行比較。該系統表明,滑溜水提供了良好的壓裂簇效果,而凝膠壓裂則是由單一的壓裂簇主導。此系統也被用來評估不同暫堵劑的效果。

總的來說,Kashikar希望從科學實驗井發展到全面使用該系統。他聲稱,簡單、準確以及經濟實惠的系統將幫助作業者更新其完井與簇間距設計,管理地質與財務風險,同時獲得可行的、時間相關的答案。

完井改造

C&J能源服務公司油藏技術副總裁Dale Logan介紹了一項幫助作業者管理完井改造的服務。這項服務名為LateralScience,該系統應用一個計算公式,此公式涉及到以下參數:鉆壓、轉速、旋轉扭矩、鉆速、壓差、立管壓力以及泥漿排量。計算結果看起來像一張測井曲線圖,可以用來測量沿井眼的巖石硬度。Logan列出了與此服務相關的常見問題:

  • 測量出的機械比能(MSE)與聲波地質力學相比如何?
  • 井的產量是否會隨著橫向變化而變化?
  • 完井改造確實能提供更好的井?

Dale Logan表示,在大多數情況下,這種服務與聲波地質力學相比是非常好的,只是在某一種情況下,此服務沒有得到很好的比較,這是因為作業者難以在該井中獲得有效的聲波測量。

為了測試井產量的差異性,在有生產測井信息的井上對系統進行了測試。該井完井后形成了29段的裂縫網,結果顯示大約一半的壓裂段為單一裂縫,而另一半為復雜裂縫。

在另一個例子中,生產測井數據顯示,在井中的86個壓裂簇中,只有59個對產量作出了貢獻。表現較差的壓裂段與巖石硬度數據有著較好的對應關系。

為了回答最后的問題,公司研究了Permian盆地Wolfcamp地層的一組井。兩個指標被用來確定完井改造的效果:桶油當量/月/段長英尺與桶油當量/月/磅支撐劑。結果表明,經過完井改造的井與裸眼完井的井相比,產量顯著提高。

Logan總結認為,LateralScience確實比聲波地質力學更好,橫向變化可以引起裂縫擴展的變化,而且MSE的變化與產量相關,因此完井改造確實可以使井的產量更高。

水力壓裂中的新技術、新工藝

圖2 MSE技術與聲波測井曲線相比更勝一籌。

可溶性壓裂球

Magnesium Elektron公司的擠壓經理Bill Warfield討論了可溶性壓裂球以及作業者在選擇時需要注意的事項。該公司的壓裂球是經過鑄造、擠壓以及內部測試,并可根據作業的不同來定制強度與韌性。

在水與氯化物存在的情況下,鎂會溶解,而前兩者都可以存在于井筒中。但鎂的溶解速度也受壓力與溫度的控制。該公司生產了四種不同的產品線,以適應不同的井眼條件,并在強度與韌性之間進行了權衡。

總的來說,了解井筒中溫度、氯化物含量以及合金類型間的差異是成功完井的秘訣。

暫堵劑

壓裂作業面臨的眾多挑戰之一是要確保流體能夠盡可能多的壓破巖石,而不是只產生一條巨大的裂縫。因此業內使用分流暫堵技術來避免這種情況發生。

斯倫貝謝綜合生產服務商業與風險評估經理Jason Baihly介紹了BroadBand Shield分流暫堵產品。Baihly指出,該行業70年來一直使用某種分流暫堵技術,并在過去的40年中獲得了200項專利。暫堵材料包括巖鹽、苯甲酸薄片、各種類型的壓裂球以及可溶性微粒。

水力壓裂中的新技術、新工藝

斯倫貝謝通過研究Eagle Ford頁巖區塊中的一組井,比較“母”井與“子”井,最終發現盡管子井使用更多的支撐劑進行壓裂,但他們的表現不如母井。

該公司的分流暫堵技術使用多種材料與顆粒尺寸,使得大顆粒在裂縫的窄點處橋接,并且小顆粒形成遠場分流充填。這應該有助于阻止子井中失控的裂縫增長,并會阻止對母井裂縫網絡的干擾。

Baihly指出,暫堵劑需要在注入支撐劑階段之前被泵入,通常占支撐劑總量的8%至15%。在Eagle Ford區塊的一個例子中,當子井泵入暫堵劑后,母井的生產情況得到好轉。

他對此做出總結,雖然子井正在成為一個日益嚴重的問題,但通過發掘其全部生產潛力可以解鎖數十億美元的資產。

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