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水力压裂自动化 开启提效新纪元

水力压裂自动化 开启提效新纪元

过去几年中,钻井技术朝着自动化方向稳步前进,而现在是水力压裂自动化发展的时候了。

来自 | Halliburton
编译 | 白小明 惊蛰

近期,自哈里伯顿传出水力压裂自动化方面的好消息,该公司于8月21日宣布推出一款自动化软件Prodigi AB,可以在很大程度上消除压力泵送过程中的人为操作,而由算法取而代之。哈里伯顿油井产能战略业务经理Scott Gale表示,“该系统的工作方式非常简单,当操作人员按下启动键,作业即开始。第一批用户表示,使用Prodigi AB就像第一次在汽车上使用巡航控制系统一样神奇。”

哈里伯顿表示,Prodigi AB将有助于优化油藏增产措施,同时缓解令人头疼的砂堵问题。如果要说这项新技术背后的主要目标,那便是保证作业的一致性。在增产作业过程中,每个负责操控泵压的作业人员都有各自不同的工作方式,这意味着某些决定作业质量的关键参数会因为个人操作而受到影响。这些各异的操作细节也会带来数据质量问题,进而影响一些高级分析工作,而这些分析工作在优化增产作业中非常重要。

Gale称,“克服这些问题的方法是实现控制改造压力系统的自动化。通过消除一些变量,使改造作业的执行更加连续一致,从而获得更快的学习曲线。”作为Prodigi AB服务的一部分,哈里伯顿将根据特定的地点使用特定的参数(可能包括岩石质量数据),形成每口井定制的压裂方法。这涉及到使用实时测量数据来提供控制和调整泵速的算法。这种“自适应泵速控制”最终可以获得更好的裂缝导流能力。

到目前为止,自动泵送技术已完成了世界各地不同井中的250多级压裂,包括中国和沙特阿拉伯的一些井。哈里伯顿没有公布目前有多少泵送车和压裂队在使用新软件,但表示新软件已广泛应用于美国和阿根廷页岩油田的作业中。值得注意的是,哈里伯顿无需在其泵送设备上添加任何传感器或其他硬件即可实现此项服务。这意味着开发商仅需下载一个软件,即可将自动化功能扩展到其所有压裂队。

定位砂堵

砂堵类似于压裂过程中的塞车,当压裂砂或者支撑剂试图流入裂缝时堆积造成流路堵塞,这将中断整个施工过程,直到砂子被清理干净。在哈里伯顿的试验中,有一个指标明显得到改善:在不改变排量的情况下,作业压力平均降低了7%。Gale指出,“这种结合有助于减少砂堵。”此外,较低的改造压力也代表泵送设备具备更大的操作灵活性。

压裂作业中,过快施加太大的压力会导致一些问题,包括损坏射孔孔眼,从而对裂缝行为和几何形状产生负面影响。最常见的问题是当一个射孔簇中多个孔眼中的一个被侵蚀成为进入储层的主要路径点时,会大大降低其他孔眼的改造效果。

操作人员试图通过将转向剂泵入到这些扩大的孔眼中来克服这种问题。但同时,因为克服转向剂堵塞需要更大压力,而压力过大将影响转向剂的效果。Gale表示,Prodigi AB服务不依赖转向剂,而是用由数据和自动化驱动的更精细的方法取代蛮力,更好地保持了孔眼的完整性。理想情况下,这会使增产改造更均匀,而这也是水平井每个裂缝簇的理想改造结果。

哈里伯顿在二叠纪盆地为Primexx Energy Partners公司提供了Prodigi AB服务并取得了出色的结果,降低了总改造压力,提高了地层压裂作业的一致性,快速改善了射孔簇的效率。Primexx运营副总裁Sam Blatt说,“Prodigi AB服务正在帮助Primexx实现我们的运营和生产目标。改造压力的降低和操作的一致性使我们能够更有效地进行改造作业,改善裂缝簇分布有助于形成更优质的生产井。”

在非常规压裂设计中,有许多参数可用于优化增产改造效果。例如,为了实现理想的裂缝间距和长分支段的有效改造,可以调整每级射孔簇的数量和密度。而压裂作业的操作参数对增产改造成功的影响经常被低估。特别是,裂缝破裂过程可以极大地影响每级改造结果。Prodigi AB服务利用智能压裂控制优化此过程。

提高作业一致性

对于不同的井和不同的压裂阶段,射孔簇破裂过程中排量是变化的。当前行业的常规做法是尽快在最大压力限制允许范围内达到设计排量。通常,这种方法对裂缝形成极限连通性,裂缝簇的可及性不太理想,而且在某些情况下会导致砂堵。

Prodigi AB服务为压裂过程提供了一种工程改善方法。利用实时测量数据和专有泵速控制算法,在破裂过程中相应地调整泵速。这种设计方法可以实现每个阶段结果的一致性。自适应泵速控制有利于使射孔簇更高效地破裂,从而改善裂缝的连通性。

Prodigi AB可降低改造压力和整体砂堵风险,还可以改进射孔簇效率和动态流体分布控制,最终实现更好的整体增产改造效果。通过Prodigi AB服务,每口井的每个压裂过程都将得到自动优化。

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