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小井眼井的“今生與來世”

小井眼井的“今生與來世”

鉆井成本約占油田總開發成本的50%。如何減小這個百分比是近些年研究與開發的目標。

隨著油價下跌,鉆機日費減少,即使市場上最先進的鉆機也難逃厄運,大多數專家贊同:推動技術進步會更加有利于控制鉆井成本,而不是鉆井服務市場的起起伏伏。

這在一定程度上使人們對小井眼井又重拾了興趣。提倡者稱小尺寸井可以顯著節約鉆井成本。

小井眼井是DrillWell的研究目標之一,DrillWell是挪威研究合作企業,包括挪威研究委員會、Stavanger國際研究學會、Stavanger 大學、SINTEF和挪威科技大學Trondheim分校。

DrillWell一些早期研究支持小井眼井概念,因為其可以減少套管、鉆井液以及鉆井和建井過程中所需的水泥用量。此項技術也可以大幅度減少返至地面的巖屑量、減少二氧化碳的排放、減少所用的防噴器裝置(BOPs)和海洋隔水管、可以使用配置更低、更便宜的鉆井設備來進行鉆井。

典型的勘探井的導管直徑為30in,小井眼井可以從同樣尺寸的導管開始鉆井,但是減小鉆達目標井深所用的中間套管的尺寸和下入層數。

“小井眼井就是簡單的減小套管串之間的間隙,”NTNU的教授Sigbjorn Sangesland說,他是DrillWell小井眼井項目的負責人。他說,在挪威,7in尾管和7in生產管柱幾乎已經成為了一種標準。

“我們可以從30in的導管開始鉆進,并使用7in尾管進行完井,不過,在30in的導管中我們會下入更小尺寸的套管 — 不是20in的標準套管,而是直接下入14in的套管,然后是11-3/4in,然后是9-5/8in,最后是7in?!?/span>

他說,在很多油田開發項目中,更細的完井管柱如5in或者更細的管柱是非常有效率的。減小套管直徑可以增大管柱的壓力級別。這就允許我們可以更多的使用無需回接到海底井口的尾管,同時也減少了作業時間和鋼材的用量。

采用回收的泥漿進行上部井眼鉆井、控壓鉆井(MPD)以及隨鉆地震,因此就可以更加安全地增加裸眼井段長度,減小井眼直徑,Sangesland說。

“作業時間是降低成本的最關鍵因素。節約消耗品如柴油、鋼材、泥漿、水泥是大幅度節約成本的另一個方面?!?/span>

然而,小井眼井技術并沒有在行業得到廣泛應用,一部分原因是由于目前大多數的鉆機標配的是18-3/4in的BOP和21in的隔水管。也有小一些的BOP如13-5/8in和11in,但是相對很少。

節約30%甚至更多的鉆井成本這一目標將最終會實現,Sangeslan稱?!叭绻@小井眼井,我們就可以使用13-5/8in的BOP,其重量會明顯減小,然后我們也可以相應地減小隔水管的尺寸,鉆機也可以選用更小的,如此,我們就可以使用更低配置的鉆機鉆深水井?!?/span>

另外,小井眼井存在一個致命缺點,即:如果一口井的風險級別升高,那么使用更小直徑的套管進行補救的措施將會更少。

“壓力、地質以及井況決定了鉆達目的層所需的套管數量和層數。如果遇到復雜情況,那么小井眼井可能就沒有足夠的應急套管,或者,無法使用比設計尺寸更小的套管下入到目的層位進行完井?!?/span>

但是,這種情況很少發生,Sangesland說。在鉆井大會戰中,大量的小井眼井節約的成本總額很大,即使有一口井失敗了又怎么樣呢?另外,小尺寸井眼還可以利用井下診斷工具來降低鉆井風險,如何將這兩者進行完美結合將是未來研究和發展的重要領域。

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在挪威第23輪油氣許可證大會上,早前未勘探的巴倫支海(Barents Sea)許可證的開放激發了人們對大量新技術的興趣,包括小井眼井技術。

去年,DNV-GL 為挪威工業集團OG21準備了一份報告,描述了待出售的最北部巴倫支海區塊(許可證預計在2016年上半年發放)油氣生產中所面臨的挑戰。在報告中,發展小井眼井技術就是其建議之一。

盡管OG21報告只是為挪威的準備的,但據DNV-GL高級主任工程師、報告的首席作者Per Olav Moslet稱,報告中的許多結論同樣適用于美國和加拿大北部的海上產油區。

Moslet稱:“巴倫支海某些地區海冰很少,在海面開闊的季節,當海上沒有冰時,就可以進行一些勘探和生產井的鉆井作業?!?/span>

然而,偏遠地區的鉆井成本會逐漸增加?!拔艺J為,在北極某些地區,鉆井成本的增加主要來自鉆井準備時間。因為,我們需要先將鉆井設備運至目的地。相對于Chukchi Sea區域(楚科奇海,北冰洋海域)來說,巴倫支海區域的鉆井成本會更低一些,因為前者確實離港口和基礎設施較遠,而巴倫支海區域則不是那么偏遠?!?/span>

來自DNV-GL的鉆井專家Per Jahre-Nilsen稱“降本”是人們對小井眼井重拾興趣的主要驅動力。

“對巴倫支海區域來說它確實是一個熱門話題,這有很多原因。其中一個原因就和成本有關,”他說,“當我們使用小井眼井時,所需的破巖量會急劇減少?!?/span>

“其結果是需要我們處理的從井底返出的巖屑量更少,鉆井液的使用量更少。這都將影響到所用浮動鉆井設備的載荷和重量?!?/span>

小井眼井也將減少物流運輸量,因為鉆井所需的套管和泥漿更少,就意味著支持項目所需的供給船數量也更少。

“我看到有研究稱小井眼井可以減少多達50%的成本,” Jahre-Nilsen說,“我認為這一定程度上也得益于小井眼井所需的套管和尾管鋼材數量更少,這個量確實降低不少?!?/span>

他說:“雖然小井眼井面臨著諸多挑戰,但是也有一些油田作業者提供該服務(小井眼井服務),就目前來說,鉆頭限制了該技術的發展?!?/span>

小井眼井的另一個限制條件就是需要做好鉆救援井的準備,必要時要進行壓井。在巴倫支海,儲層普遍較淺 — 水深200m到300m,泥線以下200m到300m — 通過小井眼井快速泵入壓井液來壓井將比較困難。他稱行業需要考慮新的可行性技術。

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另外,小井眼井仍然還有很多技術難題需要攻克,例如使用小尺寸鉆具鉆井時如何維持扭矩在合理范圍內。Sangesland說,典型的小井眼井通常采用直徑為6in的鉆頭和直徑為4in甚至更小的鉆具。

“我們可以想象一下,用鉆機和頂驅這些龐然大物進行驅動,這些細小的鉆柱會很容易扭斷,”他說,“我認為這是一個如何控制機器操作和實現鉆井自動化的問題。另外,對小尺寸井眼來說,從井眼清潔角度來看,水力參數也會對其來帶一定的限制。然而,如果合理的選擇套管、鉆井液體系或者使用MPD技術,就可以克服這些挑戰?!?/span>

他補充說,當前在小井眼井采用的測井工具沒有標準8-1/2in井眼所用工具那么先進。但是,研發這些小尺寸工具是行業期待的事情。

小井眼井可稱得上是為開發巴倫支海區域較淺儲層量身定制的技術?!耙驗榫^淺,因此不需要下入多層套管即可鉆達目的層,”Sangesland說。

“假如從30in導管開始鉆進,然后鉆8-1/2in井眼,下入7in套管到儲層頂部,然后在儲層鉆6in井眼。那么導管內下入套管層數為兩層?!痹谶@種方案中,我們就可以使用更小尺寸的BOP(如11in 的BOP),以及尺寸更小的鉆井工具和更為輕便的鉆機。

在一些區域,淺儲層可能很難鉆出短曲率半徑的井。那么此時就可以鉆小井眼井,因為,它可以在較淺儲層鉆出大位移井和水平井。

同理,小井眼井也適用于鉆救援井,Sangesland稱,“鉆小尺寸、短曲率半徑救援井是海上淺儲層唯一一種能夠與井噴井進行連通的可行性方案?!?/span>

即使是采用直井開發的油田也可以從小井眼井中獲益,另外,小直徑井也是海上淺儲層救援井的唯一選擇,Sangesland說:“世界上有大量儲層埋在海底以下幾百米,將來會鉆更多的井來開發這些儲層,這即是使用小井眼井的商業化背景?!?/span>

來自/Upstream ?譯者/白小明 ?編輯/魏亞蒙

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檸檬
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。如需獲取更多技術資料,請聯系我們。
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