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推动页岩革命革新技术大盘点(上)

推动页岩革命革新技术大盘点(上)

过去50年间,各行各业的技术进步呈指数型增长。自上世纪60年代以来,每18个月计算机的信息处理能力就会增加一倍。互联网经历了爆炸式增长,从一个小型的研究型网络发展成为了一个拥有30多亿用户的庞大体系。同时,计算机从早期巨型的体积已经演化为了便携式设备。

技术变革改变了人们的生活方式,智能手机、无人驾驶汽车以及增强现实技术早已进入大众的视野。同样,技术变革也对我们的工业体系产生了深远的影响,尤其是油气行业。技术之所以对我们如此重要,是因为它可以在很大程度上帮助我们提高效率。

页岩革命

一个行业的发展离不开方法的改进和效率的提高。而近些年来,石油行业的繁荣主要得益于先进技术和先进工具的大量应用,从而造就了运营效率的指数式增长。

创新和技术进步带来的影响在页岩气领域尤为显著。美国页岩气之父George Mitchell带头推动了水力压裂法的使用,这项突破性技术带来了美国2010年以来的页岩气繁荣。页岩气开采被认为是本世纪迄今为止最为伟大的创新,但事实上这并不是一项新技术,而是由上世纪90年代末的技术发展而来。这种技术发展开创了一个崭新的页岩时代,同时也推动了美国油气行业的革命。

目前,油气行业正面临着因油价大幅波动而带来的诸多挑战。如果石油企业能够通过使用新技术、新工具来提高效率,那么企业不仅能够在严酷的环境下生存下来,甚至还能够逆势而上。

在页岩气开采领域,生产商们已经尝到了创新带来的甜头:技术革新使得水平井钻井效率显著提高,钻井成本大幅下降,水平井的最大长度也随之延长。

页岩气前景

EIA近期的一份报告表示,美国的页岩油气的前景取决于未来25年钻井技术的发展速度。虽然美国目前的页岩油气产量仍持续减少,预计2017年的产量为420万桶/天,但随着技术进步速度的加快和油价回升,美国的页岩产量将在2040年达到1290万桶/天。EIA认为,产量的增长主要得益于油价的回升以及新油田的不断发现。石油圈原创www.oilsns.com

为了实现可持续发展,石油业需要通过大量的实验、分享良好实践以及新技术和现有技术的应用来实现自我革新。石油圈原创www.oilsns.com

如今,页岩生产商们如果还想进一步提高效率,创造更多的价值,那么他们应该重点关注并发展以下几个领域:钻头和切削工具、地面钻井设备、定向井工具和批量钻井技术。

据了解,以上几种技术在过去8年中已经帮助石油生产商将钻井效率提高了35%以上。在未来的两年中,由于石油行业改革步伐加快、技术进步以及油企不断发展的压力,钻井效率还将继续提高15~20%。石油圈原创www.oilsns.com

新型钻头和切削工具

在过去的35年中,钻头对整个钻井行业的影响之大远超其它工具和技术。钻头技术的进步,引领了钻井技术的快速发展。

PDC钻头切削效率,主要受到切削齿位置分布、切削齿尺寸以及刀片数量和种类的影响。随着以上几个因素的不断改进,PDC钻头效率也得到了极大的提高。

钻头技术已经从三牙轮钻头发展到了如今的PDC钻头。当然,三牙轮钻头和TCI钻头并没有完全退出历史舞台,只是PDC钻头现在作为一种最为主要的钻井方式,极大提高了钻头破碎坚硬岩石的能力。石油圈原创www.oilsns.com

过去,每钻一个井段需要消耗3~4个钻头。而现在,随着PDC钻头的应用,作业者每钻一个井段只需消耗2个钻头,还不会影响机械钻速。此外,现如今的钻头在进行生产层井眼作业时,可以最大程度的降低反扭拒,保证造斜作业阶段定向钻具的稳定性。

加强型PDC钻头不仅不会降低机械钻速,还能大幅提高钻头破岩速率。大约10年前,Keith Arnold(本文原作者)曾在Haynesville页岩区进行过水平井钻井,当时钻一口4,300 ft深的水平井(测深为16,800 ft)大约需要54天。此后,每口井消耗的钻头数量持续下降,同时机械钻速不断提高。到2015年时,钻一口同样的井大约只需34天。

下期石油圈将继续为大家带来其它三项推动页岩革命的革新技术(阅读下期相关内容请点击,敬请期待!

作者/Keith Arnold   译者/杜超   编辑/张永君

英文原文请点击 (展开/收缩)

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系白矾(QQ991539407;微信13299960962)。
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