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快來了解鉆機的最新發展趨勢(上)

快來了解鉆機的最新發展趨勢(上)

隨著油氣行業穩步走出油價低迷的黑暗時期,鉆機的數量以及日費逐漸攀升。越來越多的鉆井公司正部署更高級的鉆機,以滿足作業者的需求。本文將從五個方面,介紹五家公司的最新鉆機技術。

來自丨DC
編譯丨TOM

如今的非常規挑戰與10年前的情況相去甚遠,那時單口頁巖井可能僅有1000英尺的水平段以及幾個壓裂段。當時,業內討論的都是通過新的定向鉆井技術,實現更快的機械鉆速(ROP)以鉆穿堅硬的地層。雖然這些目標在今天仍然很重要,但作業者早已不滿足如此,開始進行更加雄心勃勃的研究,其特點是更深、更大井斜、更大狗腿的軌跡;井間距越來越??;以及在Permian區塊鉆出堆疊的水平段。

對于鉆井承包商來說,這意味著再一次給他們提出了更高的標準,需要提供更可靠的解決方案,并遵循一套新口號:可重復性與可預測性。

為了實現這些目標,承包商開創了超級規格交流電鉆機的新時代,這些鉆機擁有更大的馬力,更高的額定壓力,更大的懸重以及更強的排立柱能力。他們還設計了復雜的控制系統,集成了廣泛的數字驅動功能,以更精確地簡化鉆井作業。

然而,也有一些公司的機械鉆機還在各自為政。諾頓能源公司總裁Jay Norton說:“如今,85%的油井需要運用超級鉆機,但傳統油田仍然存在,而且它依然可以賺錢??梢栽诓恢亟ㄕ麄€機器的情況下,給那些具有基本健全框架的鉆機進行升級?!?/span>

盡管鉆機在經濟衰退期間處于閑置狀態,但許多承包商卻沒有這樣做,抓住機會通過升級設備以及采用前所未有的技術,為新一輪的鉆井浪潮做好準備。

可重復性與可靠性

Helmerich&Payne(H&P)總裁兼首席執行官John Lindsay說: “我們發現每個區塊的水平段長度都在持續增加,目前平均長度約為8000英尺,高于2016年的6000英尺。在一些區塊的極端案例中,水平段長至20000英尺。作業者希望最大限度的增加每口井的油藏接觸面積,而那些連續大段油藏通常會鉆進8000至10000英尺的水平段。但這類井身結構的井深太長,超過了額定壓力為5000psi的常規泥漿泵系統的作業能力。這會對泥漿馬達與旋轉導向系統的性能、巖屑清除以及井眼清潔產生不利影響?!?/span>

早在2013年,H&P公司就首次關注到長水平段的發展趨勢,并開始升級其FlexRigs系列鉆機,以確保實現更高的可重復性與可靠性。這些升級包括額定壓力達到7500 psi的泥漿泵系統,增加鉆桿盒子容納量以適應更長井深,增加懸臂梁能力以適應更大的平臺,以及增加鉆井作業的自主性以實現數字平臺。

隨著鉆井行業在2017年底開始回暖,該公司重新激活了128臺鉆機,其中91臺具有超規格的升級功能。自從在本財年的前三個季度啟動了額外的38個超規格升級,H&P公司在美國本土的升級項目已經超過190個。Lindsay表示,如果需求持續增長,他預計每季度將增加12臺超規格鉆機。

他說:“這些升級后的鉆機提供了更高的可靠性與一致性,并且降低了為客戶提供更好油井的風險?!彼€指出,升級帶來的增值已經在過去的一年里推高了日費,最高漲了2萬美元左右。

隨著更嚴格的井眼要求給定向井工程師帶來更沉重的負擔,H&P公司還通過兩家公司,將數字化能力整合到其FlexRigs鉆機中,旨在改善井位與井眼質量。

去年收購的MOTIVE鉆頭導向系統利用建模與自動決策,執行相關計算(之前通常是由定向井工程完成),更準確地實時控制鉆頭。作業者的經濟利益驅動了鉆速、產量以及狗腿度相關的決策。

H&P下屬的MOTIVE鉆井技術公司總裁Todd Benson說:“過去,業內一直希望鉆更長的水平段,但隨著水平段的不斷加長,過大的摩擦力會限制我們將鉆壓傳遞到鉆頭上?,F在,借助MOTIVE這樣的技術,我們可以做出更精確、可重復的定向鉆井決策,從而使井眼更加平穩,大幅減少阻力,實現更長的水平段,同時更準確地放置井眼,實現產量的最大化?!?/span>

該系統設計靈活,可用于多種鉆機與井下工具,可在超過30種鉆機上運行,包括FlexRigs與非H&P公司的鉆機,并已在500多口井上實施作業。Benson表示:“我們發現,做出更精確的決策,可以減少扭曲度,從而使我們能夠在水平段末端更快地鉆進,大大減少了不必要的起下鉆?!?/span>

磁變化服務(MagVAR)也是H&P產品家族的成員,可提供測量管理技術,以改善較長水平段中的井眼位置,并減少整個鉆井作業中的誤差。它利用數學建模與更精確的局部磁參考來消除傳感器誤差。Benson解釋說:“測量誤差可能會影響完井技術之間的溝通,或對油井的油氣生產潛力產生負面影響?!?/span>

大平臺,全方位移動

Independence Contract Drilling公司所有年輕的ShaleDriller系列鉆機都擁有所有超級規格屬性。它們中的大多數都在資源豐富的Permian區塊作業,該區塊是美國陸上鉆井的中心,那里堆疊的油田與長達3英里的水平段,都需要最先進的技術設備。該公司業務開發副總裁Chris Menefee表示,該公司的大多數鉆機都具備全方位的移動能力,可以有效地從一口井移動到另一口,甚至從一個平臺移動到另一個平臺。

他說:“由于不斷向‘大平臺’轉變,平臺優化(7500 psi循環系統,交流電驅動,全方位移動能力,1500至2000馬力)的需求很大。2012年,我們的大部分工作都是在一到三口井的平臺上進行的。2014年,我們與一位客戶合作開發了一種35口井的平臺,目前美國主要頁巖區塊的許多作業者都在考慮這種方法?!?/span>

Menefee指出,油價低迷推動了這一趨勢。他說:“作業者投入了數百萬美元,通過兼并與收購,使他們的礦區相連,如此一來,他們就可以利用這些井密度高的平臺提高作業效率。他們可以通過將資本支出集中在鉆井與采油上,而不是轉移鉆機,以規劃更長期的計劃,并充分開發這些資源?!?/span>

雖然第一代移動式陸地鉆機只能在X/Y方向上利用滑軌移動鉆機,但ShaleDriller鉆機具有360°移動系統。Menefee說:“最近,在Permian區塊的一個客戶,我們的鉆機在不到六個小時內移動了462英尺,這是該技術的一個里程碑。通過從一個平臺轉移到另一個,從100英尺到100碼,作業者可以縮短周期時間,省去了裝卸鉆機的時間與成本?!?/span>

其中最大的變化是泥漿泵的額定壓力從5000 psi增至7500 psi,以應對隨著水平段變長而增加的井下壓力?!坝行┳鳂I者需要3臺泥漿泵,而不是2臺,要么在一臺發生故障時必須有備用泵,要么任何時候在井中運行三臺泵。我們所有的鉆機都配有7500 psi的設備,我們可以根據客戶的鉆井需求增加第三臺泵?!?/span>

除了機械上的升級,數字分析在鉆機設計中扮演著越來越重要的角色,因為作業者需要更好地控制鉆柱與相關的井下工具,以鉆出更精確的井眼,并將水平段進一步鉆的更遠。

Menefee表示:“油價的低迷使我們所有人都注重一致性,并在作業中做得更好。如今,鉆進復雜的水平段已經成為一門科學,它利用的是數據與事實,而不是我們多年來所依賴的直覺。我們不能犯錯誤,必須使用我們可用的所有信息與技術。當我們學會依賴數據時,我們將變得更加一致,因此也會更加高效?!?/span>

所有ShaleDriller鉆機都能夠收集與使用數據?!安⒎撬凶鳂I者都需要數據分析軟件,但隨著軟件創造出價值,我們發現更多作業者愿意支付額外費用來使用它。這些程序使司鉆們能夠更加一致地控制ROP、泵壓與定向工具?,F在,隨著年輕一代司鉆們采用更科學的方法,該行業將以更低的成本以及更高的作業效率鉆出更復雜的井?!?/span>

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