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微生物&井底電鋸或聯手“篡位”水力壓裂

微生物&井底電鋸或聯手“篡位”水力壓裂

在之前的文章中,介紹了一種有潛力替代水力壓裂的增產技術,本文將繼續為大家帶來相關內容,其中涉及更多的是高作業風險工具,對于減少增產作業中的用水量作用明顯。

來自?| World oil
編譯 | 張德凱

繼續之前水力壓裂替代技術的探討,今天我們主要討論這場技術競賽中的高風險技術。在此之前,我們先關注一下今年晚些時候舉行的SPE論壇主題:無水壓裂—水源受限地區的油藏增產技術,這也是我們今天討論的主要內容。

頁巖地層機械切割方案

頁巖地層機械切割是一種高風險的增產技術,于2010年首次提出,主要使用柔性電纜將相互連接井筒間的地層切割分離,防止鉆采混亂等問題的發生。根據該技術的設想,首先要完成兩口連接井的鉆探,之后將切割電纜下入其中一口井,再從另一井筒內提出;通過多次的切割電纜提拉實現地層的切割分離。這種類似鋸斷地層的方式將兩個井筒間的地層分離,形成一個明顯的分界平面。在早期的技術模型中,還提到要在切割過程中間將縫隙中鏈式切割機產生的一些礦物移除(如煤),例如U型井(兩個相互連接的井筒形成U型)。

根據以上技術創意,2008至2009年,美國能源實驗室(NETL)發起了一項非常有意思的項目—頁巖油藏、致密砂巖油藏以及煤層非常規氣體開采新概念,該項目由Carter Technologies執行完成。

該項目主要目的是尋求一種能夠提高頁巖氣產量、降低用水量的增產技術。該項目對多種創意技術概念進行了嘗試,其中有一種極具前景(槽鉆),該技術可以在長度為2500ft的水平段內完成深度達100ft裂縫(槽)的切割。根據該項目的最終報告,槽鉆技術是一種廉價、有效的增產方式,并且在惡劣的鉆井環境中耐用性極強。

井底電鋸切割技術

機械槽鉆作業就像一把切割地層的電鋸。當一口井鉆至預定深度、并且完成了固井,在甜點區域進行斜上方定向鉆井,形成類似字母J形狀的產油帶。之后將鉆桿提出至地面,將磨蝕電纜附著于鉆桿低端,在鉆桿通過自重再次下入的過程中,通過鉆機上的絞車控制電纜張力。由于電纜張力的作用,與其接觸的井筒內壁會受到摩擦,在不斷的提拉過程中,電纜每次向下運動都會形成一條向上方的痕跡。電纜每一點的切削力都與該點的張力和曲率半徑有關,所以控制電纜即可控制切削井筒。通常來講,電纜切削產生的痕跡是垂直向上的,但也可通過調整產生橫向的切削槽。

根據作業深度和巖層硬度差異,一次作業時間約為2~5天。作業時,鉆井液通過鉆桿將碎屑反排至地面,此類作業中產生的碎屑顆粒體積小,循環排除難度低。另外,通過使用一個特殊作業工具,可保障標準防噴器對于電纜和鉆桿的密封。

目前,該系統在頁巖油藏水平分支井中的垂直切入深度可達100ft,水平井有效作用范圍2500ft。在常規鉆機提供動力和控制的情況下,井下鋼鋸還可置于盲井中作業。在作業中,唯一需要的輔助設備是恒定張力絞車和一個連接鉆桿及磨蝕電纜的井下工具。

在同一作業區域,相對于其他增產方案,充分發展、功能完全的槽鉆井可顯著提高油田的采收率,達到提高累計探明儲量的目的。此外,槽鉆還能緩解產量下降趨勢,避免對于油藏地層的過度損壞,可采氣的比例大幅度提高。

根據項目結果,在當前油藏增產作業中,與壓裂作業相比,采用槽鉆單獨作業(無需其他輔助作業)就可顯著提高油田產量。此外,與水力壓裂不同,槽鉆作業位置可精確控制把握,可用于厚度更大的地層,無限提高油藏的傳導性。

升級版甲烷細菌提高頁巖氣產量

一般來講,大部分富含有機質的頁巖還沒有經過足夠長時間的掩埋,尚未達到有機質全部轉化為原油或煤的溫度和壓力條件,這類欠成熟頁巖占據了目前已知頁巖油藏中的一大部分碳源,無法進行充分開采。

現場數據顯示,頁巖中的有機物在微生物作用下發生甲烷化反應,在許多沉積盆地中都發現了甲烷富集的現象。在另一項非常有前景的研究中,斯倫貝謝的Doll研發中心發起了名為“微生物輔助頁巖氣開采”的考察項目,從遺傳學角度對Antrim油田三口氣井地層水中的菌落進行了描述。為了模擬微生物作用下的甲烷生成過程,研發團隊還進行了孵化實驗,通過在地層水中添加不同基質考察微生物的不同反應,最終,研發團隊獲得了有利于甲烷生成的添加條件。

在加拿大西部Abbey頁巖油田進行的研究中發現,頁巖氣產量中約有12%是由微生物作用生成。這項研究的作者表示,上述研究結果充分證明了通過微生物法提高頁巖油藏氣體產量的潛力。

總上所述,目前許多研究都證明了,微生物法能夠在無需增產作業的情況下提高甲烷產量。此外,就如所有工程人員都了解的,要想完成微生物法增產的目的,井底電鋸作業是最理想的實現方式。

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