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支撑剂示踪技术开启压裂新纪元

支撑剂示踪技术开启压裂新纪元

技术的不断进步催生了很多新型石油技术,如行走式钻机、油藏建模改进、3D地震和完井服务,这在很大程度上影响了油气发展的进程。页岩气发展受到的影响更是显著,目前美国页岩气的产量已经达到历史最高水平。

但是这些还远远不够,一项正在研究中的技术能够帮助开发商从非常规地层中开采出更多的石油,支撑剂的精准定位是这项技术的关键。这也是 Range Resources公司与德州大学奥斯汀分校、Gearhart公司共同组成研究团队的目的,他们将利用三维地震技术对岩石压裂进行研究,直至更深入的层次。

Joe Frantz Jr Range Resources公司的工程技术部门的副总, 2015122号他在Cowen & Co.公司(一家金融服务公司)的年度能源会议上说道:岩石裂开的方式正如我们预期的那样,而我们想要知道的是支撑剂到了哪里,因为支撑开的裂缝才是产量主要的来源。

尽管世界仍然深陷在油气供需不匹配这个泥潭里,但趋势表明全球能源需求量有望继续增长。一些公司在油价下降时选择减产止损,而一旦市场好转,他们又将定会提升产量。但是对石油科技来说,只要是对开采有利的技术,他们的研发工作都因各公司前瞻性的思维而仍保留在议程上。

在大会期间,Frantz谈到了最近这些年的科技趋势以及影响,同时突出强调了即将诞生的高科技。

Frantz说道:通常来说,我们只在压裂的时候进行微地震探测,最新研发出的新程序能够监测岩石压裂后的情况,即由于井底压力消耗而导致掉裂缝闭合过程。这真的是一项巨大的进步,可以直接显示出支撑剂的位置,这样就能造就出高产量的井。

德州大学是众多努力确定支撑剂位置的大学中的一所。德克萨斯大学科克雷尔工程学院(Cockrell School of Engineering)的网站上所描述的那样,研发人员正在研究一种低频电磁信号检测方法,能够确定水力压裂缝的支撑长度、高度和方向以及支撑剂在裂缝中的垂向分布情况。这在使用导电支撑剂和低频率测井工具时是能够实现的。

研发人员提出的低频电磁感应工具能从单个井筒中探测到远处岩石骨架中的异常现象,这是由于异常区域(水力压裂裂缝)就是充满造影剂(导电支撑剂)引起的。新型工具有一个三向发射器和三个三向接收器装置,每个发射器和接收器都有一个补偿线圈以避免直接耦合。现在导电支撑剂已经投入到市场,可用作电介质(可以是磁、电感应,或者二者兼有)对比,以使信号接收明显。通过分析收到的信号,可获得水力压裂的几何模型。

在大会上,Frantz解释了德州大学如何将几个计算机模型融合在一起,从而使行业受益匪浅。他说:我们现在使用的是一个整合模型,而不是像过去那样分别使用压裂模型和预测模型,这要感谢我们现在具有的先进计算能力。而后他又补充说,“Range正在和德州大学合作研发一种新型测井工具,该工具将会由Gearhart公司生产,这将会是行业的一项巨大进步。

另一个有着革命性潜力的领域是大数据,用于处理在油田现场收集的大量油气数据。Frantz说道:我们钻的每一口井都会进行3040级的压裂。这产生大量地质、钻井和完井方面的信息。公司正在研究如何将所有的数据都物尽其用并创造出相应的价值。

大数据研究的重点已经转移到一种机器学习语言上,类似IBM公司的Watson认知计算系统。尽管这项研究目前在行业里处于初始阶段,但是我们觉得它具有非常大的潜力,它能解开我们的数据模型,告诉我们在油田的某一区域采用哪种方式开采效果最好。他解释道,“在油田某一区域效果最好,可能在其他地方不会起效果,但这就是这个大数据模块的作用。

近年来,油气产量和开采效率都随着科技的进步不断提高,并且Range Resources公司似乎已经收到了技术研发的回报,这家公司在宾夕法尼亚的MarcellusUpper DevonianPoint Pleasant拥150多万英亩的页岩气远景区,获得了巨大收益。

自从2011年以来,这家公司的成本和效率显著增长:

  1. 水平井长度平均增加了114%,超过6000英尺;
  2. 单井成本平均下降了57%
  3. 钻井成本和完井成本分别降低了71%42%

Frantz提到了发挥巨大作用的几项技术和工具,分别是可溶解压裂球科技,降低了成本;压裂管汇,此技术避免了在每次压裂间隔时关机,使得Range公司每天能多压一次;电磁测井,在钻井时加速与钻头的沟通,操作人员能快速定位钻头位置。

其他还有很多工具在提高效率和降低成本方面发挥了作用,包括:滑动工具帮助提高钻井速度;井下置放的搅拌工具,震动钻杆以保持其运动状态;使用短钻头,一次性钻完曲面和横面;使用更便宜的盐水泥浆。

Range在报告中提到,在2015年第三季度平均产量为14亿4500万立方英尺/天,比去年同期提高了20%。该公司在Marcellus区块的产量为12亿2700万立方英尺/天,提高了27%

作者/Velda Addison     译者/ 滕云天     编辑/Lemon Zhang 

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