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等離子脈沖技術 助低油價下水力壓裂絕處逢生

等離子脈沖 助低油價下水力壓裂絕處逢生

對油氣行業來說,當前的整體采收率還是較低的,目前常用的水力壓裂技術還存在較多弊端。而等離子脈沖技術,通過打破碳氫化合物分子鏈,提高烴類(原油)的流動能力,從而采出更多的原油,是一種更清潔、更具經濟性的方法。

作者 | R. Kress
編譯 | 白小明

持續的低油價已經將水力壓裂行業逼入了絕境,高昂的鉆井成本已使大量鉆機閑置,導致2015年下半年后原油產量逐月減少。除此之外,根據美國能源部的消息,目前各類油氣井的采收率都非常有限,通過一次和二次采油以及水力壓裂技術,最多僅能采出約10%~40%的儲層原油。因此,行業對于那些能有效提高采收率的技術需求是非常強烈的。

等離子脈沖技術(Plasma Pulse Technology)目前正在逐步進入北美地區的提采市場,其開發商聲稱該技術能夠開采出以前無法觸及的石油儲量,比當前的水力壓裂方法更清潔、經濟性更高。該技術能夠使等離子波在油藏內產生共振,從而使原油的流動性更強,能夠在更細小的裂縫中流動。支持者稱,等離子脈沖技術能在不使用有爭議的化學品或大量水的前提下,開采之前無法觸及的原油。

Novas能源北美公司(Novas Energy North America)是在北美地區唯一持有該技術許可證的公司。自2010年以來,Novas能源公司將該技術推廣到了中國、哈薩克斯坦、俄羅斯和中東地區,且近期在美國俄克拉何馬州、路易斯安那州、堪薩斯州和科羅拉多州的應用也逐漸增多。接下來公司將進入重要的德克薩斯州市場,目前正在簽訂合同。

Novas能源北美公司總裁兼首席執行官Ken Stankievech認為,等離子脈沖技術不會替代水力壓裂技術,兩者是互補的。但在行業成本和環境影響的壓力下,油氣生產公司正在努力逐漸遠離壓裂技術,而等離子脈沖技術將在EOR(提高采收率)市場占據更重要的地位。

非侵入式提采措施

Stankievech表示,歌劇演員演唱時不接觸玻璃卻能將玻璃震碎,破壞玻璃分子結構的正是聲波的獨特共振作用。等離子脈沖技術選取基本的碳氫化合物分子,打破分子鏈,使自身變得更小從而通過小孔隙,而不是試圖擴大孔隙,這也是滲透性得以提高的秘訣。Stankievech稱,等離子脈沖技術與傳統的壓裂技術的不同之處在于前者不是破碎巖石本身,而是改變粘附在巖石上的烴類(原油)的流動能力。

相比水力壓裂等其它方法,等離子脈沖作業是一種規模更小、侵入性更小的原油開采方法?,F場僅需使用一套重125kg的工具,兩個工人即可手動移動,使用標準的電纜車進行部署。

此外,Stankievech表示,形成對巖石中的原油產生沖擊的地下脈沖,看似需要巨大的工作量,但等離子脈沖技術對能量的需求其實相當小,這主要是由于脈沖本身持續時間只有1納秒。產生脈沖無需巨大的能量來源,能量存儲在工具的高能電容器中。設備只需連接到110V電源即可運行,僅需使用一臺3500W的發電機,占地面積很小。工作現場無需大鉆機、沙地車、泵車等,只需少量的操作人員和設備。

因此,Stankievech指出,等離子脈沖技術與水力壓裂的成本相差極大。對于一口直井,預計等離子沖技術的成本比水力壓裂作業低75%。在水平井作業中,根據水平段的長度不同,等離子脈沖技術的費用最多可比傳統工藝低90%。當行業需要采用更加環保的采油方式時,這種成本上的區別是該技術最大的賣點,尤其是當前還處在低油價時期。

Stankievech稱,油價即使低至37美元/桶,等離子脈沖技術仍然具有成本優勢,公司在保證客戶獲得利潤的同時,還注重保護環境,更加高效地開采油氣資源。

非水力壓裂替代技術

在談到未來發展時,Tulane能源研究所副主任Eric Smith表示,相比于傳統的水力壓裂,等離子脈沖技術更具可比性。事實上,Smith并不認為該技術可作為獨立有效開采油田的方案,相反,他認為實施該技術還要借助于水力壓裂現場現有的基礎設施。

Smith表示,等離子脈沖技術不是提高采收率的終極方案,但如果該技術可以重復實施,那么它確實是一種能在污染較小的情況下,采出更多原油的好方法。

Smith博士對比了離子脈沖技術與水驅采油技術(使用的水可以在其它項目循環利用)的凈效益,他指出,有許多其它公司使用了不同的技術來試圖獲得同樣的效益:如Denbury資源公司使用了液體CO2來提高采收率。

Smith博士表示,使用等離子脈沖技術可以再次激活現有的裂縫。因此,油氣生產公司無需每隔三年就鉆一批新井,而是可以在現有水平井使用該技術,恢復那些已經達到過產量峰值的老井的產量,增加15~20%的采收率。該技術可謂給行業帶來了福音,可以減少鉆井數量。實施等離子脈沖技術本身沒有問題,但需要認真選擇應用目標井,最好從常規已壓裂油氣井開始??梢赃x擇一口已經生產了2年半到3年的老井,使用該技術后有望將生產周期延長至5年。

采用等離子脈沖技術,意味著減少了新鉆井數量,Smith主要看到了該技術在環保方面的優勢,但Stankievech的想法更開放,他認為該技術還有很大的創新空間,可以適應市場。

Stankievech承認,該技術目前只在全世界范圍完成了400口井,這還不足以使他們成為世界級的專家。不過公司已經積累了很多經驗,尤其在最近的100口井,該公司知道了如何最大化地利用現有技術,知道了等離子脈沖技術對何種地層的產量改進效果最好。該公司在適應市場的過程中有很多地方還需要學習,不過他們相信,該技術必將對行業產生巨大的沖擊。當前油氣行業的困難時期,對等離子脈沖技術來說是一個很好的發展機會。

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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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