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全球四大油服公司深水防砂的“獨門秘訣”

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海上作業成本、作業水深以及油藏復雜程度不斷升高,為此,作業人員開始將控制措施逐步考慮進鉆完井設計中,而不是出現了問題再去想辦法解決。對于防砂作業,一些油氣服務公司也積極的提出了一些新型的應對措施,并提出了這樣的觀點:從長遠來看,在防砂措施方面的前期投入,將會節約更多的成本,這在深水井與海底完井作業中表現得尤為突出。石油圈原創www.h29736.cn

威德福完井技術部防砂主任Randy Simonds稱:鉆遇的各種復雜地層情況,使得完井作業也變的越來越復雜。

Randy Simonds還補充道,去年油氣行業的完井作業費用首次超過了鉆井作業費用。同時,由于對井壁穩定性的愈加重視,作業人員在往常認為可以不用進行防砂作業的井段也都采取了必要的防砂措施。

然而,出于后期修井作業高昂的成本和技術方面的限制,我們往往將防砂手段作為一種預防措施,而不是補救措施。Randy Simonds表示,人們現在都把防砂工藝當做一項安全措施了。

目前,作業人員都在極力尋求一些可靠的完井工具和能夠保持油氣井持續生產的特殊措施,Randy Simonds說道,“可靠性”目前已經成為一個標語。

那么,我們應該怎樣確保油氣流的連續性呢?在不采用智能井的情況下,怎樣才能讓完井在管理油氣藏中發揮作用呢?在一些情況下,作業人員并不想采用智能井技術,因此作業人員需要尋求一些創新性的油氣藏管理方法,而不需要采用類似智能完井技術所需要的一些基礎設施建設。

因此,這要求在建井初始就需要實施防砂措施,并且全面洞悉在油氣生產過程中儲層物理特征可能發生的變化,從而避免發生流動保障問題。

貝克休斯防砂產品生產主任Suzanne Stewart稱,海洋油氣開采過程中,修井作業成本高昂和技術方面的難題,也限制了采取補救性防砂措施的可能。事實上,由于井身結構已經確定,就限制了一些防砂的機械性補救措施。如果在起始完井階段考慮了必要防砂措施,對于多級套管井、裸眼井就多了一些可選擇性。很多時候,完井作業一旦結束,上部完井就限制了可用于防砂作業的工具尺寸。

斯倫貝謝-技術改進

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斯倫貝謝防砂服務銷售和營銷經理Thomas Murphy說:“隨著鉆完井技術的發展,我們發現油氣行業正逐步向裸眼完井方式發展,這種現象幾乎出現在全球所有防砂市場中。

同時,高成本的海上作業和深水區作業的防砂領域同樣受到了該趨勢的影響,且在該領域的成功應用是至關重要的,另外,在一些復雜情況下,需要花費高額的修井成本,這是不實際的,我們應盡量避免該情況的發生”。

同時,Thomas Murphy還指出,伴隨著人們對設施可靠性和長期生產的需要,深水領域的裸眼完井數量呈遞增態勢。為了迎合需求,斯倫貝謝研發出了OptiPac 可選擇多通道礫石充填作業服務,該技術包括了濾砂器、分流管、特種流體與抽汲系統來輔助全井段的完井作業。

盡管上述技術對油氣行業來說并不是全新的技術,但對于作業人員在高風險環境中所面臨的挑戰而言,OptiPac 可選擇多通道礫石充填作業系統就是全新的技術,各防砂層段的完井作業都需要進行技術改進,并實現技術銜接和協作來滿足所需工具下放上提的需要。

Murphy表示,斯倫貝謝防砂服務部正在與M-I SWACO的油氣井生產團隊(斯倫貝謝的一家子公司)攜手研發相關技術,并開始實行深水裸眼完井所需的工藝流程。

從實施角度而言,從儲層鉆井液至通過多種方式開始投產的整個工作流程是必需進行的。尤其是儲層段的鉆進與保護、礫石充填之前裸眼井段的頂替作業、礫石充填作業以及濾餅清除作業等都是完井作業的關鍵步驟。

面對油氣行業新的要求,技術人員對流體技術進行了研究,使其在進行礫石充填時,攜砂液能夠在一定的時間間隔內保持為低摩阻狀態;用于清理濾餅的化學劑能夠有效地去除濾餅,并且與攜砂液保持良好的配伍性,且在更高溫度條件下實施該作業時,仍能滿足OptiPac 可選擇多通道系統對流體性能的需求。

M-I SWACO油氣井生產副總裁Charles Svoboda表示,就MudSOLV NG濾餅清除技術在裸眼完井當中的應用而言,其設計目的不僅僅在于礫石充填流體的配伍性和均勻清除濾餅的能力,而且還應與完井工具相配伍,控制其腐蝕從而防止防砂措施的過早失效。

總之,上述服務提供的化學清理處理工藝與儲層鉆井液(RDF)相互協同使用來打開儲層。因此,RDF組分和工程作業顯著影響著層段完井和最終的油氣生產。

他說:“我們通過確保所采用鉆井液與完井作業相配伍來盡量縮短鉆完井周期。同時,我們也希望鉆完井過程中井眼可不受鉆進中巖屑的影響。我們的智能3D頂替充填服務包含三個頂替的關鍵部分——水力方面、力學方面與化學方面,以此保證井眼免受巖屑影響并為后續作業做準備?!?/span>

Murphy補充說道:“在硬件方面,我們已經掌握了裸眼礫石充填完井作業中封隔多個層系的技術,目前正致力于解決在井下因長井段礫石充填導致泵壓過高而引發的問題?!边@期間所做的研究工作包括Hornet地面礫石充填系統,即通過失重測量系統控制支撐劑濃度的礫石充填混合器。他表示該技術在低排量、低濃度的礫石充填環境中是至關重要的。石油圈原創www.h29736.cn

威德福-智能工具

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威德福大部分防砂攻關工作都集中于單趟多層防砂技術上。該公司研發出一種流量控制裝置(ICD),該裝置可實現如下功能:當水量達到特定臨界值時,ICD會像一口智能井一樣會自動發生反應并封隔特定層段,但這需要具備一個前提條件,即可以高頻率地安裝較大數量的ICD裝置。

Simonds說:“造成出砂的最大元兇之一是出水”。

威德福公司C系列封隔器在井眼生命周期內,可以實現對裸眼井段進行層間隔離。同時,“皮碗”式封隔器的坐放機制可以根據井眼形狀進行塑造和變化,并且在不規則井眼中實現有效密封。

“我們可以利用自己的RFID技術進行該工具的安裝”,引用北?!盁o暫?!蓖昃鳂I的特點,“該技術已經進入商業化應用,可省去投球作業流程。此外,他們還研發出了可進行系列復雜井下作業的智能工具,避免了常規作業中遇到復雜問題需要暫停作業的麻煩?!?/span>

如上圖上部所示,相對溫和的且具有延遲性的MudSOLV NG處理方法可更加均勻地清除濾餅,從而使整個井段保持較高的滲透率。相比之下,一些類似酸化作業較為激烈的處理措施會在濾餅中形成局部漏洞(蚯蚓洞或小孔),并殘留下大量的濾餅。

貝克休斯-新型材料

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貝克休斯最新推出了適用于砂巖層的GeoFORM防砂管理系統,該系統采用一種形狀記憶聚合物并將其粘附于中心管上,也就是Stewart宣稱的能夠“從根本上取代礫石充填作業”的技術。

該材料下放井底,當處于井底溫度條件下,其內部化學成分被激活便會順著井眼形狀開始擴展延伸,并對周圍地層形成有效的支撐。該作用能夠有效穩定近井眼地帶,減少顆粒運移;貝克休斯稱:其濾失特性達到甚至超過了礫石充填的效果,同時也避免了鋪置支撐劑的麻煩。

目前,記憶聚合物已廣泛用于汽車制造業,但在油氣行業中的應用仍是一項新的技術。貝克休斯材料技術組發現,使汽車保險杠凹痕恢復原狀的加熱處理工藝技術也可同樣用于裸眼井,且該材料本身也可被設計成高效濾砂器。

Stewart解釋說:“GeoFORM技術無需像濾砂器和支撐劑那樣,而且其應用也不僅僅局限于特定粒徑的砂粒防砂。同時,研究還發現同種聚合物配方更適用于大范圍粒徑的砂粒防砂?!边@使得上述產品尤其適用于多粒徑范圍的井眼儲層段,例如大斜度井的多層段防砂。

Stewart說:“很多時候對于較長的水平井眼段,存在多種粒徑分布。

GeoFORM產品的抗溫極限為88℃左右。Stewart說:“該溫度條件下,可適用于全球大多數井眼?!?/span>

哈里伯頓-擴展能力

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哈里伯頓公司于2012年為雪佛龍公司在墨西哥灣三口超深水井布署了其下一代增強型單趟多層(ESTMZ)FracPac完井系統,該技術由哈里伯頓公司和雪佛龍公司聯合研發而成的。

雪佛龍公司希望把單趟多層完井系統作為一種更加經濟的可代替常規多層充填完井作業的備選方案。此外,哈里伯頓公司透露,當時單趟系統在作業時效方面并不具備足夠的優勢,僅僅8桶/分鐘的泵注排量對于油氣井的增產改造而言仍相對比較低。石油圈原創www.h29736.cn

對此,ESTMZ系統可將泵注排量提升至45桶/分鐘,而且還將壓差值從6000psi增至10000psi。除此之外,哈里伯頓公司還研發出了粘度更大、強度更高、可混合更多支撐劑的材料,實現每口井在最大泵注排量下可容納375萬磅支撐劑,這在很大程度上滿足了長生產井段的需求。

哈里伯頓公司稱,該系統使雪佛龍的完井作業周期平均縮短了18天。

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