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等离子脉冲技术 助低油价下水力压裂绝处逢生

等离子脉冲 助低油价下水力压裂绝处逢生

对油气行业来说,当前的整体采收率还是较低的,目前常用的水力压裂技术还存在较多弊端。而等离子脉冲技术,通过打破碳氢化合物分子链,提高烃类(原油)的流动能力,从而采出更多的原油,是一种更清洁、更具经济性的方法。

作者 | R. Kress
编译 | 白小明

持续的低油价已经将水力压裂行业逼入了绝境,高昂的钻井成本已使大量钻机闲置,导致2015年下半年后原油产量逐月减少。除此之外,根据美国能源部的消息,目前各类油气井的采收率都非常有限,通过一次和二次采油以及水力压裂技术,最多仅能采出约10%~40%的储层原油。因此,行业对于那些能有效提高采收率的技术需求是非常强烈的。

等离子脉冲技术(Plasma Pulse Technology)目前正在逐步进入北美地区的提采市场,其开发商声称该技术能够开采出以前无法触及的石油储量,比当前的水力压裂方法更清洁、经济性更高。该技术能够使等离子波在油藏内产生共振,从而使原油的流动性更强,能够在更细小的裂缝中流动。支持者称,等离子脉冲技术能在不使用有争议的化学品或大量水的前提下,开采之前无法触及的原油。

Novas能源北美公司(Novas Energy North America)是在北美地区唯一持有该技术许可证的公司。自2010年以来,Novas能源公司将该技术推广到了中国、哈萨克斯坦、俄罗斯和中东地区,且近期在美国俄克拉何马州、路易斯安那州、堪萨斯州和科罗拉多州的应用也逐渐增多。接下来公司将进入重要的德克萨斯州市场,目前正在签订合同。

Novas能源北美公司总裁兼首席执行官Ken Stankievech认为,等离子脉冲技术不会替代水力压裂技术,两者是互补的。但在行业成本和环境影响的压力下,油气生产公司正在努力逐渐远离压裂技术,而等离子脉冲技术将在EOR(提高采收率)市场占据更重要的地位。

非侵入式提采措施

Stankievech表示,歌剧演员演唱时不接触玻璃却能将玻璃震碎,破坏玻璃分子结构的正是声波的独特共振作用。等离子脉冲技术选取基本的碳氢化合物分子,打破分子链,使自身变得更小从而通过小孔隙,而不是试图扩大孔隙,这也是渗透性得以提高的秘诀。Stankievech称,等离子脉冲技术与传统的压裂技术的不同之处在于前者不是破碎岩石本身,而是改变粘附在岩石上的烃类(原油)的流动能力。

相比水力压裂等其它方法,等离子脉冲作业是一种规模更小、侵入性更小的原油开采方法。现场仅需使用一套重125kg的工具,两个工人即可手动移动,使用标准的电缆车进行部署。

此外,Stankievech表示,形成对岩石中的原油产生冲击的地下脉冲,看似需要巨大的工作量,但等离子脉冲技术对能量的需求其实相当小,这主要是由于脉冲本身持续时间只有1纳秒。产生脉冲无需巨大的能量来源,能量存储在工具的高能电容器中。设备只需连接到110V电源即可运行,仅需使用一台3500W的发电机,占地面积很小。工作现场无需大钻机、沙地车、泵车等,只需少量的操作人员和设备。

因此,Stankievech指出,等离子脉冲技术与水力压裂的成本相差极大。对于一口直井,预计等离子冲技术的成本比水力压裂作业低75%。在水平井作业中,根据水平段的长度不同,等离子脉冲技术的费用最多可比传统工艺低90%。当行业需要采用更加环保的采油方式时,这种成本上的区别是该技术最大的卖点,尤其是当前还处在低油价时期。

Stankievech称,油价即使低至37美元/桶,等离子脉冲技术仍然具有成本优势,公司在保证客户获得利润的同时,还注重保护环境,更加高效地开采油气资源。

非水力压裂替代技术

在谈到未来发展时,Tulane能源研究所副主任Eric Smith表示,相比于传统的水力压裂,等离子脉冲技术更具可比性。事实上,Smith并不认为该技术可作为独立有效开采油田的方案,相反,他认为实施该技术还要借助于水力压裂现场现有的基础设施。

Smith表示,等离子脉冲技术不是提高采收率的终极方案,但如果该技术可以重复实施,那么它确实是一种能在污染较小的情况下,采出更多原油的好方法。

Smith博士对比了离子脉冲技术与水驱采油技术(使用的水可以在其它项目循环利用)的净效益,他指出,有许多其它公司使用了不同的技术来试图获得同样的效益:如Denbury资源公司使用了液体CO2来提高采收率。

Smith博士表示,使用等离子脉冲技术可以再次激活现有的裂缝。因此,油气生产公司无需每隔三年就钻一批新井,而是可以在现有水平井使用该技术,恢复那些已经达到过产量峰值的老井的产量,增加15~20%的采收率。该技术可谓给行业带来了福音,可以减少钻井数量。实施等离子脉冲技术本身没有问题,但需要认真选择应用目标井,最好从常规已压裂油气井开始。可以选择一口已经生产了2年半到3年的老井,使用该技术后有望将生产周期延长至5年。

采用等离子脉冲技术,意味着减少了新钻井数量,Smith主要看到了该技术在环保方面的优势,但Stankievech的想法更开放,他认为该技术还有很大的创新空间,可以适应市场。

Stankievech承认,该技术目前只在全世界范围完成了400口井,这还不足以使他们成为世界级的专家。不过公司已经积累了很多经验,尤其在最近的100口井,该公司知道了如何最大化地利用现有技术,知道了等离子脉冲技术对何种地层的产量改进效果最好。该公司在适应市场的过程中有很多地方还需要学习,不过他们相信,该技术必将对行业产生巨大的冲击。当前油气行业的困难时期,对等离子脉冲技术来说是一个很好的发展机会。

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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。