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石油圈上期介紹了電磁造像技術部分內容,欲知前情如何,請點擊電磁造像技術:井下支撐劑“粒?!痹谀浚ㄉ希?/a>,今天我們將繼續為您介紹該技術剩余部分。這部分內容主要講述了用于制作支撐劑的材料、感應接收裝置以及各個團隊對于未來試驗的規劃。

可視化材料

GroundMetrics公司—Carbo公司合作伙伴,非常規及地球科學部門副總裁Mark Wilkinson(曾任職于一家微震公司)認為,雖然目前在孔隙壓力增高的一瞬間就能從井下數千英尺處探測到地震波,但壓裂的微震成像技術仍需要主觀判斷。

“最初也沒人將這些遠距離地震波與壓裂聯系在一起,但最終還是實現了,界線在哪里呢?”他這樣說,“更多更直接地測量能夠幫助人們更好地了解壓裂情況?!?/span>

該公司為Carbo公司提供地面監控服務,并且正在為美國能源部做一個研究項目,這個項目主要是追蹤壓裂過程中高導電鹽水的流動狀態。

液體或支撐劑造像需要一種化學物質,在這種化學物質作用下,支撐劑或液體能與背景巖石形成明顯的反差。由于儲層也有一定的導電性,理想的化學試劑需要導電效果非常好才行,最好導電系數是周圍的巖石1000倍甚至10000倍以上,La Brecque這樣說道。

電磁場激發導電支撐劑時會發生多種電磁反應。研究人員正在尋找究竟其中的哪一種能夠提供最好的信號。

目前經常使用的砂礫和陶瓷支撐劑導電性都較差,因此研究電磁造像的三支團隊都在尋找替代材料。為了一定距離外也能檢測到信號,要求信號比較強,這就需要大量的導電性支撐劑,因此使用的材料要耐用、價廉。石油圈原創www.h29736.cn

目前,只有AEC支持的團隊透露了他們正在使用的材料,分別是一種鋼粒和一種名為Loresco焦粉的導電碳粉。他們采用石質土進行測試,這種土土質松軟,可以使用手工工具來觀察形成的裂縫形態。石油圈原創www.h29736.cn

今年晚些時候,這種焦粉會在100米井深下進行下一個測試。但Mohsen Ahmadian認為生產井內則需要硬度更強的材料來承受更深處的壓力。Carbo以及UT壓裂合作團隊并未透露他們生產導電性支撐劑所用的材料。Palisch被提問時,只說了Carbo提交的專利申請中涉及的幾種產品。

Sharma談到,UT壓裂合作團隊計劃使用一種常見材料,價格比砂礫稍貴但比用來制造陶瓷顆粒的鋁土更便宜。且實驗室測試表明這種未命名的材料有足夠的強度,“即使在高應力條件下也有良好的裂縫傳導性能”。

遠距離感應

通過電阻率差來尋找原油的想法,來源于100年前斯倫貝謝兄弟進行地下測量時所使用的方法?!半姶欧ㄊ堑厍蛭锢韺W最早使用的幾種方法之一,一直傳承至今?!盬ilkinson說道。與之前不同的是,在電磁能注入儲層內的方法和接收技術方面有了革新。

在Carbo公司的測試中,電源順著電纜被送至水平井底部與套管接觸的部分,使這個剛性套管成為激發支撐劑的電磁場源。

將套管用作電磁場天線的時間并不長。Ground Metric公司廣泛地使用了這種技術,而在與Carbo公司的合作中,采用了20套這樣的電磁接收器來收集被激發的支撐劑發出的信息。通過比較壓裂前后三十分鐘接收到數據,繪制電磁圖像。

在美國軍方的幫助下,Ground Metrics公司開發了新一代接收器,利用這種接收器能夠測量井下電位變化。Wilkinson認為這些接收器比galvanic device更可靠,galvanic device的讀數有很大的浮動,且老式接收器很難安裝和維護。

美國能源部資助的UT壓裂JIP技術項目組致力于研究兩種可在井內工作的測量方法。

一種是適用于裸眼完井的低頻感應測井工具,另一種是套管井內作為電磁發射與接收設備使用的永久接觸電極。

感應測井工具的合作伙伴是Gearhart公司,該公司擁有研發井斜測量工具過程中積累的豐富經驗。UT壓裂JIP項目組則與E-Spectrum Technologies在套管井的硬件方面進行合作,Sharma提到。

Sharma說到,永久接觸電極能夠覆蓋大約幾百英尺的范圍。這些為發射和接收信號而安裝的電磁線圈組也可以用于測量其他地理數據,比如裂縫以及裂縫變化。GearHart公司研發的這種工具已通過了實驗室測試,Sharma說,他們的目標是在今年夏天在一口淺井內進行現場測試。

未來規劃

Carbo公司已經看到了電磁造像技術的魅力所在。所以即使目前壓裂行業處于低谷,仍在逐步推進這些項目。研究過程中吸收借鑒了從材料科學到地球物理等諸多學科的科技進步成果。

Palisch表示,Carbo剛開始尋找實現支撐劑分布位置可視化的方法時,尋求了政府研究機構—桑迪亞國家實驗室的幫助。

Carbo從桑迪亞國家實驗室給出的諸多建議中選擇了一個,這個建議與Carbo研究人員Lew Bartel所做研究恰巧一致。自此之后,桑迪亞國家實驗室的地球物理學家David Aldridge開始指導Carbo的研究工作,比如,電磁數據在長井筒中被諸多不規則、不可預測的地質條件干擾時,如何進行分析等。

將有用的電磁數據分離出來并進行造像的反演法,以及去除由井場周圍電場產生的噪音干擾,是支撐劑造像中最困難的一部分。雖然地震波是基于聲波這種完全不同類型的信號,但這兩種方法都需要能夠將大量數據轉換成有用圖像的復雜算法。

“過去五十年里地震反演在地球物理領域一直都處于主導地位?!盨harma(UT Fracturing JIP)說道,“而我們才剛剛開始,僅做了膚淺的研究工作,還處于起跑線上?!标懮蠅毫研枰焖?、低成本的處理工藝。UT壓裂去年提交的進度報告顯示:他們采用計算密集型方法解方程,致力于將模擬速度提升一個數量級。

而AEC項目方面,數據處理是當務之急?!拔覀兊某晒皇俏覀冏詈玫姆囱蒈浖ㄟ^了驗證,”Ahmadian說道。

為驗證這個程序,該團隊小心地挖開了第一次測試壓裂的區域?!艾F場比較淺,因此我們能夠將整個區域挖開來驗證我們的預測?!彼f道,并且他們也很高興地看到,“我們的程序非常棒?!毕乱徊綄⑹荱T在測試井內進行驗證,UT將會通過鉆取巖心的方法來觀察,在比首次測試更深條件下,成像是否與壓裂效果一致。

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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