低油價下倍受青睞的十項上游降本增效技術

低油價給世界石油工業帶來了巨大的沖擊，上游業務遭受沉重的打擊，油公司和技術服務公司的經營業績出現斷崖式下跌，甚至出現嚴重虧損。為求生存，降本增效成為第一要務，也是重要法寶之一。除依靠管理創新之外，降本增效還必須依靠技術創新。

中國石油集團經濟技術研究院（ETRI）石油科技研究所對低油價下國際油公司和技術服務公司的技術應用情況開展了調查分析，發現有十項上游降本增效技術備受國際石油公司和技術服務公司的青睞，值得國內相關公司關注和借鑒。

1.油氣“甜點”綜合識別技術

油氣資源開發特別是非常規油氣開發的經濟性，主要取決于油氣藏質量和完井質量。要提高油氣藏質量，最重要的一點就是識別油氣甜點。

甜點識別是一個綜合工作流程，利用地震、測井等地球物理方法，聯合微地震及巖心數據，甚至通過大數據分析識別甜點。目前，利用3D地面地震數據及測井數據識別甜點的研究項目越來越多。利用三維地震方法能夠進行應力分析、計算楊氏模量及泊松比，從而估算巖石脆度、孔隙度、裂縫密度，以及總有機碳含量TOC。

CGG公司在一個Haynesville頁巖項目中，基于疊前方位地震數據和測井數據建立一套綜合流程，計算泊松比和楊氏模量等關鍵參數，估算巖土力學屬性，識別甜點，優選鉆井井位。該項目的平均鉆井成本為750萬美元，鉆井周期35～50天。利用三維地面地震數據進行甜點識別，可提高儲層鉆遇率，有效提高頁巖氣開發經濟性。

2.工廠化作業

在美國，工廠化作業因提速降本增效顯著而在頁巖油氣開發中得以推廣應用，助推了美國頁巖油氣革命。工廠化作業強調專業化、標準化、批量化、流水線作業，減少設備等停時間，實現各環節之間的無縫銜接。

EOG資源公司在Bakken致密油開發中，應用包括工廠化作業在內的一系列高效技術，提速降本不斷取得成效，在水平段長度不斷增加的情況下，平均鉆井周期逐年減少，平均鉆完井成本逐年下降。至2015年，水平段長度增加到2500多米，平均井深達到4500米左右，平均鉆井周期減至8.2天，平均鉆完井成本降至780萬美元。

美國西南能源公司在Fayetteville頁巖氣開發中，因工廠化作業等高效實用技術的集成應用，平均水平段長度逐年增加，到2015年已增至1746.2米，平均鉆井周期僅7.3天，平均鉆完井成本僅280萬美元。

3.自動化鉆機

在美國，陸上鉆機的自動化水平也越來越高，在用陸上鉆機主要是交流變頻電驅動鉆機（今年3月占比達63%），絕大部分配備頂驅和一體化司鉆控制房，以及鐵鉆工等鉆臺自動化設備，有的陸上鉆機還配備了自動貓道等鉆機自動化設備。

美國頁巖油氣開發推廣工廠化鉆井，由此催生了工廠化作業鉆機，其主要特點是采用交流變頻電驅動方式，自動化水平高，配備井間快速移動系統和防噴器快速裝卸系統，可以在不甩鉆具的情況下實現鉆機在井間快速移動。近幾年，美國工廠化作業鉆機數量大增，并成為新建鉆機的主流。

Helmerich & Payn公司已報廢1998~2001年間建造的17臺第一代和第二代FlexRig鉆機，2015年底在美國的343臺陸地鉆機中只有2臺直流電驅動鉆機，其余均為交流變頻電驅動。Ensign公司2015年有8臺新造的自主品牌自動化鉆機交付使用。

4.旋轉導向鉆井

旋轉導向鉆井(RSS)經過近20年的發展，技術上已經成熟，應用規?？焖僭鲩L。2014年下半年，盡管國際油價暴跌，但RSS應用規模卻創新高，達到88.39億美元，占當年國際定向鉆井市場的54%。2015年，國際定向鉆井市場規模明顯回落，但RSS占比再創新高，達到56%，說明低油價下因RSS的服務價格明顯下降，油公司對其青睞有加。

RSS已成為水平井、大位移井、多分支井鉆井的重要利器。近年來，斯倫貝謝、貝克休斯、哈里伯頓、諾布爾(Nabors)工業公司等相繼推出高造斜率RSS，最大造斜能力每30米15°~18°，可有效縮短造斜井段長度和靶前距，從而增加水平段長度，提高油氣產量，并可實現垂直井段、造斜井段(或穩斜井段)和水平井段三個井段一趟鉆，可將水平井的井身結構簡化為二開。

2014年4~8月，俄羅斯石油公司(Rosneft)將萬科爾油田的井身結構由先前的“三層套管+一層尾管”簡化為“兩層套管+一層尾管”，22口井使用了斯倫貝謝的牙輪鉆頭和PDC鉆頭、水基鉆井液以及泥漿馬達驅動的RSS，平均機械鉆速提高21%，平均建井周期縮短7天。

5.一趟鉆

一趟鉆通常指用一只鉆頭鉆完一個井段。隨著技術的進步，單井段一趟鉆日益成為常態，越來越多的水平井實現了兩個井段（造斜段+水平井）一趟鉆，少數水平井甚至實現了三個井段一趟鉆。一趟鉆因減少了鉆頭用量和起下鉆次數及時間，甚至可簡化井身結構，從而大大縮短鉆井周期，降低鉆井成本，受到國際油公司的推崇。

要實現一趟鉆，離不開一系列高效技術的集成應用：

（1）高效鉆頭：（2）優質鉆井液：（3）導向鉆井技術。

一家油公司開發美國鷹灘頁巖氣，利用常規導向泥漿馬達、MWD和瓦雷爾國際公司的定制PDC鉆頭，實現若干口水平井三個井段（造斜段+穩斜段+水平段）一趟鉆。頭10只鉆頭平均進尺3697米，平均機械鉆速30.6米/小時。比鄰井平均每口井少用1~2只鉆頭，少起下鉆1~2次。

6.老井連續管側鉆

連續管鉆井具有設備搬遷快、占地小、作業施工簡單、所需人員少、能夠實現帶壓作業等優點，在國外尤其是北美應用較多。連續管鉆井技術不斷取得進步，作業能力不斷提升。2013年，Xtreme公司在鷹灘采用其連續管鉆機和23/8英寸連續管鉆一口頁巖氣水平井，鉆進了6200米，創該地區連續管鉆深新紀錄。

2014年，在法國Villerperdue老油田，一家油公司應用英國AnTech公司的連續管欠平衡鉆井技術進行老井側鉆，成功鉆進438米水平段，鉆井效率大幅度提升，鉆井成本降低30%以上。2015年11月，在美國東北部阿巴拉契亞盆地，一家獨立石油公司應用AnTech公司的連續管氣體鉆井技術結合氮氣進行老井側鉆，成功使這口老井復活。

7.水平井重復壓裂

相對鉆新井而言，重復壓裂被譽為提高現有生產井最終可采儲量（EUR）的極具前景的技術，也被稱為推動美國頁巖氣第二次革命的核心技術。

哈里伯頓等服務公司針對非常規油藏推出了全新的重復壓裂技術，主要包括：

（1）裂縫暫堵轉向技術——新研制的可生物降解的暫堵劑，不僅可以有效封堵近井地帶的裂縫和炮眼，改變裂縫起縫方向，還能通過封堵主裂縫實現縫內轉向，在油氣層中打開新的油氣流通道。
（2）精準壓裂設計——集成應用通過測井、巖心分析等手段收集到的各種地層數據，在此基礎上建立地質模型，優化壓裂段位置和射孔簇布局，最終達到避開非生產層段、精確選擇射孔和壓裂位置的目的。
（3）分布式光纖傳感器壓裂實時監測技術——在重復壓裂時利用連續油管拖動分布式光纖傳感器，可以靈活地對原先沒有安裝監測裝置的井進行壓裂監測，從而獲取裂縫起裂部位、延伸長度、裂縫高度等參數，幫助作業人員獲得準確的井下參數，進而指導后續的儲層改造作業。

美國伍德福德頁巖氣田水平井經過重復壓裂后，單井產量比之前增加了2倍。

8.大數據分析決策優化技術

油氣田勘探開發數據的采集量正以驚人的速度增長，但這些數據大部分還處于零亂或孤立的狀態。如果能將這些數據加以分析應用，將產生極大的價值。

IBM、微軟、思科等IT巨頭都已意識到大數據分析在石油工業中的潛力，甚至出現了一個新興的專業領域——石油大數據分析。在美國，大數據分析正在推動頁巖2.0時代的到來。

大數據分析已經開始應用于資源定位、井位選取、篩選壓裂方案等方面。當前頁巖井壓裂效率非常低（約70%的產量來自30%的壓裂層段），這正是大數據分析發揮潛力的一個重要方面。

EOG資源公司在頁巖開發中大力推廣大數據應用從而使優質井數量大增，哈里伯頓使用大數據分析將某區塊的采油成本降低了40%，貝克休斯通過數據分析使部分老井的產量翻倍，斯倫貝謝公司通過大數據分析使某區塊的產量提高了50%，康菲公司用大數據分析結合先進的傳感器和無線網絡將現有的井產量提高了30%。

9.地震老資料再處理

已有的地震資料攜帶了大量在初次處理中未被發現的信息，隨著計算機技術及處理方法的不斷進步，針對特定目標利用最新的處理技術，能夠從老資料中獲取更多信息，改善成像結果，精確劃定油氣圈閉的位置和實際范圍。

由于地震采集成本高出處理成本許多倍，因此地震數據再處理具有更高的性價比。印度石油天然氣公司從2003年到2007年連續做了30多項二維地震數據再處理，每年數據處理量約1萬公里，結果顯示，每公里數據的再處理成本在400～1600盧比之間。而地震采集成本需要上千萬盧比，并需要大量人力資源，時間需要大約一年左右。

在低油價下，國外技術服務公司收入大幅下滑，地震采集業務縮減，但是地震數據處理、地震油藏監測等業務發展狀況良好，甚至一些公司相關業務保持增長趨勢，因此地震資料再處理業務引起重視。2015年CGG公司整體收入下降，但是其地質、地球物理和油藏（GGR）業務有所回彈，包括獲得在墨西哥等地的老資料再處理業務。ION公司開始對意大利海上約5000公里二維數據進行再處理；TGS公司開始對葡萄牙海上22847公里二維數據進行再處理，為今后在大西洋沿岸勘探做準備。

10.長井段高效安全射孔技術

全球每年需要完成大量的射孔作業，在高壓井中射孔時，射孔器振動會帶來巨大風險，損壞井下設備，如油管彎曲、封隔器損害等。另外，射孔碎屑可能妨礙射孔器在井中的傳送并造成井眼清潔問題。

長井段高效安全射孔技術能夠在兩方面降低風險：一是在高靜水壓力環境下引爆大直徑射孔器系統時降低動態沖擊力；二是使85%的碎屑保留在射孔器托架內。射孔系統利用專有的體積縮減滑套，減少托架內的無效空間，減輕高壓下（高于138兆帕）引爆射孔器產生的沖擊力，還能夠防止藥型罩碎裂。

在墨西哥灣一口水深超過 2133米的井中，某公司采用該技術同時射開4個層段，射孔段長度總計近244米幾乎同時引爆了1.4萬個聚能射孔彈，高效完成射孔作業任務，并創造了在如此超深高壓井中大直徑射孔器長度的紀錄；巴西國家石油公司在多口超深水開發井中應用長井段高效安全射孔技術，一次下井射開了所有層段，平均每口井節省射孔時間67%，節省費用1400萬美元；雪佛龍公司在St. Malo油田的一口井中，采用該技術一天之內完成4個層段的射孔作業，超過1萬個聚能射孔彈同時引爆，產生的碎屑量接近于零，大幅降低了作業風險，且節約成本360萬美元。

文章來源于中國石油經濟技術研究院石油科技研究所，版權歸原作者所有。

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