logo
专注油气领域
与独立思考者同行

【本周专题:压裂】Drill2Frac:让压裂臻于完美

【本周专题:压裂】Drill2Frac:让压裂臻于完美

一种新的数据优化方法可帮助油公司制定更有效的水力压裂作业,人们无需为获取更多信息返回井中。

来自 | Upstream
编译 | 周诗雨

据估计,页岩水力压裂作业中有多达一半以上的射孔簇没有得到有效压裂,导致井的产能不足。而以现在的技术水平,若想更好地设计裂缝压裂位置,作业者还需要进行额外的测井作业,花费更多钻井时间。

目前出现了一种新的作业流程,能够根据已搜集的数据进行压裂施工设计。由于美国页岩气的开发已经比较成熟,钻井人员进行的测井作业也越来越少,导致水平段的数据较少。

“过去完井工程师在进行完井时,总是面临着缺少水平段信息的问题。他们没有足够的信息来指导他们进行布缝,”Drill2Frac公司的销售和运营副总裁Bill Katon说,“因此,最终的完井效果也不是最理想的。”

如果设计采用的是呈几何形态分布的裂缝,那么每级压裂簇之间的间距都是相等的;而基于地质力学设计的压裂簇位置则会根据岩性进行布设,达到提产的目的。

Drill2Frac基于用户提供的几何压裂设计,将原来设计的压裂簇移动到岩性类似的段中,实现了原设计的优化。Drill2Frac首席技术官Kevin Wutherich表示,“这样能够给整个作业团队提供他们原来没有的数据,从而做出可行的决策。”

Katon表示,对比采用几何形态压裂井,和完全基于录井记录、根据岩性设计的压裂井可以看出,其中根据岩性布设的压裂井,产量明显更高。

“我们(给油公司)找到了一种方法、一个指南、一个工具,并且只需要他们提供已有的钻井数据。”

——Drill2Frac销售和运营副总裁Bill Katon

工程师们在做压裂设计的时候,手上基本都没有什么数据,这就产生了压裂簇几何形态设计的概念。如果要做数据搜集,则需要进行额外的测井作业,而这既不经济,也会耽误完井进程。

为了解决该问题,2014年Drill2Frac公司成立。公司的联合创始人Sridhar Srinivasan说,公司采取了一种“激进”的方法,将钻井数据转换成了一种可进行优化压裂设计的格式。

公司表示,这种方法通过分析钻井过程中常能获得的数据,提高了非均值岩石的压裂有效性。因此油公司避免了额外的测井作业、工具或钻机时间。此外,“我们不再需要依赖经验,现在可以基于井本身的性质进行所有的完井设计。”Wutherich说。

Drill2Frac工艺采用地面和井下信息,如穿透率、钻压、扭矩、立管压力、差压、每分钟的转数,以及每日的钻井报告及其他可用数据,例如伽马射线、随钻测井和井斜数据。录井中出现的异常,例如即将失效的马达,可在数据编辑和验证过程中被去除。

“我们在对岩石的特征进行描述。”Drill2Frac使用整理后的数据计算岩石的机械比能(MSE),这是一种表征岩石硬度的量值,数十年来工程师一直都使用它来优化钻井作业。

根据公司的说法,油藏中钻井效率的改变会导致机械比能的改变。因此识别、纠正钻井效率的这些变化非常重要,这样机械比能才能反映岩石性质,而不是钻井过程。“我们想确保用于计算机械比能的数据表征的是岩石性质。”Srinivasan说。

成熟的技术

岩石强度是压裂设计时所需的重要数据 。Drill2Frac并不会对岩石强度或应力剖面进行计算。相反,它使用机械比能来表征这些值。Katon表示:“Drill2Frac公司利用最终的机械比能,将压裂簇布设在相似岩性的岩石中,这样这些部位就可以同时发生破碎。如果有空间移动,则移动裂缝簇,或改变压裂级数的长度,以便可以将尽可能多的裂缝簇布设在相似岩性的岩石中。”

Katon说:“在Drill2Frac公司成立之初,人们所采用的压裂簇间距更宽,通常在30~75英尺之间。而现在常用的间距为15~25英尺之间。这样留给工程师挪动裂缝簇,避免非均质岩石的空间就非常有限了,这意味着只有一部分岩石可能被压裂。”

该公司在力争适应油公司的完井理念。据Katon介绍,在过去几年中,页岩气的开采方法已经发生了变化。“我们在不断改变,以便能够助他们一臂之力。”

Drill2Frac目前正在开发和测试其工艺的适应性,以提高高密度压裂完井中的裂缝簇压裂效率。而类似的公司有些则选择了减少压裂级数,有些则把目光投向了暂堵剂,希望能够在非均质岩石中取得更均质的压裂效果。

暂堵剂能够将先爆炸的射孔处进行暂时封堵,从而实现岩石其余部位的压裂。Peregrine石油公司便是使用Drill2Frac公司技术的其中一家。该公司完井工程师Benjamin Ackley表示,据估计,与原来设计的几何形态裂缝分布相比,三口使用了该技术的井压裂效率提高了10~30%。

“当我们在泵压裂液时,可以看到Drill2Frac技术和暂堵剂的结合使用确实在所有的井中实现了很好的暂堵作用。”Ackley说,“这项技术的成本相当低,而且它可以提高你的压裂效率,因此是能发挥作用的。”

一旦Drill2Frac计算出了沿整个水平段的机械比能,下一步就是为该储层设计一个符合操作者完井理念的完井方案。总来的来说,方案的目标是将裂缝簇布设在能够穿透类似硬度的岩石中。“我们尽力使压裂发生在相似岩石中。”Srinivasan说。

Drill2Frac技术能应对岩石硬度为HD13和HD14的油井,但大多数井中的岩石硬度多在HD1到HD8之间。Katon表示,如果采用油公司默认的几何形态压裂设计,则80个压裂簇中的只有36个将有助于井的生产,成功率仅为45%,效果差强人意。

而针对同一口井,如果采用Drill2Frac的设计,那么则意味着80个压裂簇中将有73个压裂簇对产能有贡献,成功率可达到91%。“我们看到,几何形态裂缝分布的成功率通常在45~65%之间;而在我们的优化设计中,我们相信射孔效率,或压裂效率的成功率能够接近90%。”,Katon说。

“行业没有理由不采纳这一项技术。它不仅有用还很便宜。”

——Drill2Frac首席技术官Kevin Wutherich

当Wutherich还在为油公司工作时,第一次了解到Drill2Frac的技术。他需要评估是否能够在井上尝试该公司的技术。

“我发现,有超过100篇文献提到过,这种工程设计完井如何改善了井的产能。”Wutherich说,“这项技术绝对有上升的潜力。它有一点非常好的是,它所应用的是你已经拥有的数据,所以成本很低。即使是一口中等产能的井,如果产能能够提高1%,都可以支付四个月的服务成本。”

Wutherich表示,Drill2Frac工艺的关键步骤之一是将压裂深度与钻工记录关联起来。“根据我的经验,以前尝试进行工程设计完井的人们之所以失败,是因为他们需要通过随钻测井完成数据搜集。”

因此即使进行了工程设计完井,产能上的差异也不大。“10次中有9次,他们都没有将完井深度与钻井深度相关联。也许他们是想要在10000英尺进行射孔,但实际爆破在了10050英尺处。如果你不去做关联,那么你所有的工作都是徒劳的。”

“在水平钻井中,一切的问题都是围绕着钻工记录的深度进行的。如果你不与钻工记录的深度相关联,那个在这个过程中则可能会出现错误。这种疏忽会使油公司对设计感到不满,并且不太可能在未来的项目中使用它们。”Wutherich说。“就算你有世界上最好的数据,但如果在错误的深度上进行了射孔,那也是没有什么用的。”

目前在美国和加拿大,Drill2Frac工艺已经被50余家油公司采用,在超过300口井中得到应用。“我们对自己的技术相当有信心,”Srinivasan说。使用Drill2Frac技术的第一口井于2014年9月完成完井。

公司吸取了其他领域中的经验,找到了一种新的方法来解决完井靶向不准确的问题。他们必须弄清楚如何量化对产能有贡献的压裂簇,并制定相应的转向策略。“利用光纤数据,通过生产情况和与其他测井曲线的对比,我们向我们的用户们证明了我们技术的有效性。”

您也有让人挠头的难题需要解决,或是优质技术想要找应用市场吗?如果有的话,欢迎联系小编微信或邮箱,也许能找到一剂良药。

二丫:131-3255-0596;zhanglingyu@fonchan.com

For English, Please click here (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章: