logo
專注油氣領域
與獨立思考者同行

納米襲來,壓裂革新!“納”些不得了的技術

納米襲來,壓裂革新!“納”些不得了的技術

近年來,納米技術得到飛躍發展,在油氣行業中的應用也日漸廣泛。而在壓裂技術中,其扮演的戲份更是越來越重。接下來,就跟隨石油圈一起來梳理一下“納”些新技術。

來自 | Baker Hughes等
編譯 | 張領宇

幾年前,人們普遍認為納米技術需要過很多年才能真正用于油田實踐;但在今天,大量的納米技術產品已經在油氣勘探和開發領域發揮著關鍵作用。貝克休斯走在油田納米技術應用的最前沿,本文將介紹幾種對油氣勘探開發產生重大影響的納米技術新產品。

如今,在油氣勘探開發領域已經有大量的納米技術創新性產品投入了應用,并起到了至關重要的作用。

納米技術的基本原理

納米技術包括納米級的科學、工程和技術領域,涵蓋了納米成像、測量、模擬以及納米級物質操控?;诩{米級尺度,納米材料常常表現出獨特性和不可預測性。

Baker Hughes是為全球油氣行業提供油田服務、產品和技術的領軍企業之一。此外,它還走在油田納米技術導向產品應用的前沿。文中列舉了幾種新型納米技術產品,重點放在貝克休斯商業化應用產品以及其對油田現場運行的影響。

分段水力壓裂

納米技術產品所實現的功能是其他產品無法企及的,IN-Tallic?可降解壓裂球就是該技術的一個代表。

IN-Tallic可降解壓裂球是由納米級可控電解金屬材料組成,該材料其比鋁輕、比低碳鋼強度大,但在特定流體條件下會降解。降解過程通過電化學反應來完成,其主要受復合顆粒結構的納米級包覆層所控制。上述納米結構材料具有常規材料所不具備的高強度和獨特化學特性。

IN-Tallic可降解壓裂球在壓裂過程中能夠保持其原有形狀和強度,隨后在井投產前或投產后短時間內降解。浸泡在鹽水中的壓裂球會隨著時間的推移而逐漸降解,也就是說降解過程通常發生在壓裂液和井筒流體存在的情況下,無需人為添加其他特殊流體。

Baker Hughes的FracPoint分段壓裂系統采用IN-Tallic壓裂球,這種帶活化壓裂球的壓裂系統能夠快速連續地進行水力壓裂。上述系統安裝好后,使用裸眼封隔器或水泥環對儲層段進行分段。之后壓裂管柱開始作業,將各種尺寸的壓裂球借助泵注的壓裂液從地表投到目的層段,從而實現連續壓裂過程。壓裂完成后,油氣井可以立即投產,IN-Tallic壓裂球在井內降解,以確保油氣流動通道暢通且無油管阻力。整個壓裂過程避免了起下鉆操作,減少泵注時間的同時,實現了油藏泄油面積的最大化。

Baker Hughes的SHADOW系列壓裂橋塞是一種永久性橋塞,生產過程中被設計留在了井底,完全省去了分段射孔完井時鉆穿橋塞的階段。該橋塞的特點在于具有較大的流動內徑,并且使用了IN-Tallic可降解壓裂球,因此油氣可就地流過橋塞,節省時間、降低成本的同時,消除了撓性油管(CT)阻力帶來的風險。

2013年,分段壓裂系統的壓裂球采用Schlumberger的ELEMENTAL可降解專利技術。這種鋁質金屬材料可以在數小時至數天內完全降解,降解時間取決于壓裂球的尺寸、溫度和其他井下條件,這消除了壓裂球被卡住需要清除的風險。

Baker Hughes也在大力發展其與“水力壓裂”相關的服務技術。粘彈性表面活性劑(VES)溶液被廣泛用作增產液,包括礫石充填液、壓裂充填液以及壓裂液。但它們在高溫條件下容易導致粘度降低且在裂縫中漏失量很大,上述缺點限制了其在水力壓裂和壓裂充填措施中的應用。試驗結果表明:加了納米顆粒材料的粘彈性表面活性劑(VES)溶液可以在高溫下保持較高粘度且可控制其增產液的漏失量。

此外,Baker Hughes還研發出了采用高表面張力的特殊固體材料制成的納米級微粒固結劑,以捕集或固結地層中的微粒。上述納米級材料被添加到水力壓裂支撐劑充填層或礫石充填層,以在上述充填層中起穩定地層微粒的作用。這種納米微粒材料,由于其很大的表面積,可以制成“納米海綿”,通過在支撐劑顆?;虻[石顆粒接觸點捕集或滯留地層微粒來發揮穩定地層微粒的作用。上述舉措可以阻止地層微粒運移或穿過支撐劑充填層或礫石充填層,避免污染近井地帶或堵塞防砂篩管。

提高采收率

納米顆粒材料溶解到溶液中,可以用作提高采收率的手段。實驗室已成功研發出納米流體,當前面臨的技術難題是如何開發出低成本、工業化生產的納米流體。

知識產權委員會主任Arne Skauge說:“中國率先在該領域的研究中使用了納米微?!?。研究表明:納米微粒效果良好,但他們的研究工作中仍有許多問題至今仍未解決?,F在他們開始嘗試對顆粒的大小、尺寸和結構進行分類。

此外,借助納米材料在光學、磁性和電學特性,研發了高效的工具用于地下傳感器和地層成像造影劑。與智能壓裂液相結合的納米材料可作為高靈敏度傳感器用于井下壓力、溫度等惡劣環境中。

2006年,Saudi Aramco石油公司EXPEC ARC引入了油藏機器人的理念,并在業界進行了首次嘗試,主要用于原始油藏監測的潛在測試。

2008年,EXPEC ARC對納米機器人成功進入地層所需的幾個重要條件進行研究,包括尺寸、濃度、化學性質、與巖石表面的相互作用、孔隙尺度的運移和在油藏中的運移速度。

2010年,將混有5kg?A-Dots(納米示蹤劑)的255桶海水注入到加瓦爾油田的一口觀測井中。當A-Dots在地層中運移距離達到20英尺時,停止注入,然后關井。三天后,該井開始產液并每隔兩天取樣監測。實驗分析表明:90%的A-Dots可實現返排。

當前是遠程測試階段。將A-Dots從注水井注入到地層中以觀察其能否大量流入周圍生產井。試驗結果表明,A-Dots成功從注水井進入到了周圍的生產井,并由生產井產出,這意味著納米示蹤劑取得了重大跨越。

總之,納米技術為解決油氣行業中的重大挑戰提供了無限可能。如今,許多國際大公司都力將納米技術理念充分應用到油藏勘探、鉆井、完井、開發、儲運和煉化等不同石油學科中,以應對全球日益增長的油氣需求。

當前關于納米材料的研究成果層出不窮,然而相對來說能夠應用的成果卻比較少。但是,這不會成為人們認為納米技術沒有潛力的理由。

盡管油氣能源價格低迷,這促使投資商和分析師們重新審視油氣生產過程中的每一個環節的盈虧價格,以確定該領域的新興技術在實用層面和經濟層面上是否具有進一步研發的必要,但“納米”技術為油氣的勘探開發帶來了令人振奮的新機遇和新挑戰是確定無疑的。

英文原文請點擊 (展開/收縮)

未經允許,不得轉載本站任何文章:

av无码毛片久久精品白丝,国产成本人h动漫无码欧洲,成人无码影片精品久久久,亚洲一区无码精品网站性色