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推动页岩革命革新技术大盘点(下)

推动页岩革命革新技术大盘点(下)

上期本文原作者向大家介绍了页岩革命、页岩气的前景以及一项推动页岩革命的革新技术(阅读上期内容请点击),本期石油圈将继续为大家介绍其它三项技术。

地面钻井设备

尽管钻机设备的发展速度并没有PDC钻头那么快。但在过去几十年,钻机设备还是取得了很大的进步。同时,在我们今天所谈的这几个领域中,未来钻机技术对钻井效率提升的潜力是最大的。

随着交流电钻机的应用,定向井和水平井的钻探难度逐渐降低。然而,随着水平井深度增大,作业者必须时刻关注每一个钻机的工作性能。

比如说,当页岩气水平井技术刚刚起步的时候,路易斯安纳州政府规定:水平井水平段长度不得超过4600 ft。在这种情况下,具有5000 psi泵压的钻机可以高效完成测深为16000 ft的钻井作业。但是,随着技术升级,关于水平段最大长度的限制增加到了7500 ft,再然后增加到了10000 ft。

同时,5000 psi泵压的钻机已经难以满足更高的要求。因此,钻井承包商把钻机的泵压增加到了7500 psi。

如今,7500 psi的钻机已经成为了大部分钻井承包商的标准配置。同时,人们仍在不断努力提高钻头的钻压和机械钻速,Keith Arnold相信这个领域还会出现更多的技术革新。

定向井工具

定向井钻井设备只有在定向测量工具和井下动力钻具的配合下才能高效运转。一旦定向测量工具和井下动力钻具失效的话,那么钻井所用时间和成本将非常惊人。

安装井下动力钻具的时候,需要根据不同的井眼条件来调整它的功率等级和转子频率。而安装定向井测量工具时需要考虑到泥浆种类、泥浆特性和最大井底温度。

这些设备对整个钻井作业都是至关重要的,已经通过采用高强度材料和提高设计标准提高了定向井工具的一些性能,比如抗弯曲能力、扭矩输出和造斜能力,同时不会影响可操作性和机械钻速。

正是由于这些工具的性能不断增强,定向井作业才变得越来越简单、越来越精确。同时,造斜过程的可预测行性也越来越强。2010年,每个造斜过程大约需要7天,如今只需要一半的时间,甚至有时候只需要2天。

在东德克萨斯Haynesville页岩区,随着大直径定向井工具的应用,定向井和水平井作业所需的时间明显变化。

同时,随着井下动力工具性能的提高,水平井段钻杆所能承受的转速大大增加,也就是说机械钻速得以提高,钻井所需时间变短。

批量钻井技术

由于水平井通常包含定向井段,因此人们意识到如果将多口井整合到一个井口的话,将会节省大量的时间和成本。正是由于批量钻井技术的出现,作业者在钻多口井的时候避免了移动钻井设备的麻烦。与四、五年前相比,批量钻井技术使得钻井效率提高了75%以上。

如今,批量钻井技术的应用已经十分普遍。在页岩区,一个井场最多可以包含10口井,平均每口井可以节省3~4天的钻井时间。此外,作业者甚至可以利用批量钻井技术的优势同时对多口井进行压裂作业。

此外,随着钻机设备集成化程度的升高,钻机设备的灵活性也随之提高高。钻井设备在井场之间的移动只需要几个小时。

同时,由于钻机设备的集成化,运营商在同一井场进行多井作业时,只需更换一次泥浆循环系统即可。

批量钻井技术的一个明显的缺点就是在完井作业之前,批量钻井所需的投资非常高。然而,在有些情况下,批量钻井能够提高完井速度,大大降低整体钻井时间。

黎明即将到来

在Keith Arnold看来,以上几个领域中,钻头技术仍旧是降低钻井成本的关键因素,而地面钻井设备的影响紧随其后。另外,电缆钻杆也是一项提高钻井效率的技术,该技术可以更快地检测井眼条件和井下工具的变化,防止卡钻的发生。

页岩气领域近几年的技术进步以及效率的提高让人印象深刻,而这种技术革新还会继续下去。

对于运营商来说,这些新技术的应用与否很可能决定其成败。为此,广大的作业人员和研究人员需要共同分享彼此的良好实践和成熟经验,积极主动拥抱新技术,提高作业效率。Keith Arnold相信技术革新将会让引领石油行业摆脱困境,走向下一个辉煌!

来自/Keith Arnold  译者/杜超   编辑/张永君

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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。

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