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水力壓裂是改造油氣層的有效方法,是油氣水井增產增注的重要措施。我國石油天然氣資源的突出特點之一是低滲透油氣層分布廣、儲量大,這種客觀存在的資源條件決定了水力壓裂作為低滲透油氣田增儲上產的首選措施和有效方法,在老油氣田穩產高產和低滲透新油氣田勘探開發中發揮著不可替代的重要作用。

隨著水力壓裂技術的發展和應用,現場迫切需要測量和評估水力裂縫的有效而經濟的方法。目前通常采用一些裂縫直接診斷技術,如井下電視、微地震測量、放射性示蹤劑、井溫測試、地面和井底測斜儀等已被應用于推斷地下裂縫的幾何尺寸,然而這些診斷技術提供的資料往往有限,而且費用昂貴。

目前,有四個團隊在進行壓裂效果可視化研究,其中三個團隊采用電磁造像技術,第四個團隊采用泵入微型聲波發射器的技術。這四個團隊分別取得了不同的成果,下面將進行詳細介紹~~

Carbo陶粒公司首次利用電磁支撐劑造縫時獲取的影像看上去好像是一長串黃色腫塊。之前非常規井中通常使用砂?;蛱沾深w粒作為支撐劑來提高油氣產量,但這種方法仍存在不少問題。這種電磁造像技術的出現,對于解決目前非常規井面臨的問題具有里程碑式的意義。

當前,國際上有四個團隊在尋找實現壓裂效果可視化的方法。其中三組采用了電磁造像技術,這種技術首先將支撐劑進行特殊處理,然后通過電磁能激發支撐劑,進而實現壓裂效果可視化。

業界通常通過微震圖像來了解壓裂效果。微震圖像是通過采集巖石相互摩擦(類似打響指)發出的爆裂聲繪制的,這種造縫和注入支撐劑并確保成功造縫的方式不是一種低噪、高效的方法。

德克薩斯大學奧斯汀分校石油工程專業的教授Mukul Sharma認為:“微震圖像并不能告訴我們支撐劑的分布位置。它只能顯示壓裂失敗的位置?!盡ukul Sharma教授是德克薩斯大學水力壓裂和防砂聯合工業項目(UT Fracturing JIP)的帶頭人,也參與了前文提到的壓裂效果可視化項目?!跋啾戎?,了解支撐劑的分布位置對于了解壓裂效果十分重要?!痹谠S多地層,已支撐的裂縫是油井產量的主要貢獻者。這也是電磁造像技術與微震圖像相比最大的優勢?!?/span>

對已支撐的裂縫進行造像,是實現多開采10%非常規油氣目標的第一步。這種方法能夠確定已支撐的裂縫的長度和高度,為儲層建模提供更精確的數據,并能幫助工程師合理布井,在不影響鄰井的前提下進行壓裂增產。石油圈原創www.h29736.cn

第四個小組試圖通過泵入微型聲波發射器實現壓裂可視化,這種微型設備在裂縫內停留后會發出一種特殊的聲音,這種聲音信號被捕集到后會在微震圖像上顯示支撐劑的位置。

油氣價格下跌,大部分非常規油氣田無法盈利,因此亟需研發一種工具,這種工具能夠弄清楚裂縫多但產量不高的原因。Paulsson公司首席執行官、井內檢波器的研發者Bjorn Paulsson指出:“目前80%的油氣井產量僅來自于20%的裂縫,也就是說大部分壓裂的成本都浪費了?!?/span>

電磁檢測

微震圖像法是通過建立3D陣列來顯示支撐劑位置,但是這種方法需要提前數年就安裝好相關儀器設備。而那個時候,電磁法已經在現場進行試驗了。

Palisch等人2016年在SPE水力壓裂技術會議上發表了一篇技術論文(SPE179161),這篇文章首次探討了油氣井中電磁造像技術的可行性。文中使用了23萬磅覆有導電涂層的支撐劑,這些支撐劑被8000英尺井深處套管發出的電磁能激發后,實現了壓裂效果可視化。

這種方法需要多種新技術的支持,例如導電性涂層的研發,利用鋼套管發出強磁場的方法,以及處理數據的全新算法。

一月時,Carbo仍在處理收集到的大量數據,以期降低噪音影響,提高造像質量。試驗中,先注入了18萬磅石英砂,在壓裂的最后階段又向四個射孔中注入了23萬磅處理過的陶瓷支撐劑。如果所有支撐劑都導電的話,我們也不知道支撐劑所在位置將會呈現出什么樣子。

公司一直在改進圖像處理方法,將分辨率從25m提高到了它的一個零頭。在接下來的一年里,Carbo,這個最大的陶瓷支撐劑生產商,將會進行更多的油氣井測試,期望能夠延長作用的時間和范圍,以顯著降低測試的成本和精力。

同時,致力于電磁支撐劑造像方法研究的工作人員還需要說服持懷疑態度的油藏工程師們,令他們相信這些基于深奧物理和數學方法創建的圖像能夠描述井底的真實情況。

Advanced Energy Consortium(AEC)提出,電磁支撐劑造像項目的當務之急是證明該模型提供的“裂縫范圍和基本參數的有用信息”是可靠的。Multi-Phase Technologies的首席科學家Douglas La Brecque這樣說道。Multi-Phase Technologies公司是德克薩斯大學奧斯汀分校經濟地質局的一部分,為AEC提供電磁技術支持。同時,該項目也有其他大學和研究機構參與(SPE 179170)。石油圈原創www.h29736.cn

雖說目前了解裂縫長度和高度的方法有一定的價值,但是這些測量數據總是過高,導致預估產量被過分夸大,而運營商愿意為這種不準確的測量方法付出的資金、時間和精力代價也是有限的。

美國能源部希望能夠尋找到一種“對裂縫分析有顯著影響的,且廉價、可重復、簡單易操作”的新方法,并將研究過程中的限制因素總結在了支撐劑造像研究的計劃書中。

剛開始的時候,電磁支撐劑造像的價格與另一種廣泛應用的診斷測試方法(收集并分析巖心樣本)價格差不多。Palisch說下一步是將價格降低到與微震圖像差不多,然后在這個基礎上再把價格往下降。

“最后,我希望電磁支撐劑檢測的價格能夠降到跟測井價格差不多,低到幾乎每個井都可以進行檢測?!彼@樣說道。

欲知后情如何,請點擊電磁造像技術:井下支撐劑“粒?!痹谀浚ㄏ拢?/a>。

來自/JPT ?譯者/王蘇涵 ?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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