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快来了解钻机的最新发展趋势(上)

快来了解钻机的最新发展趋势(上)

随着油气行业稳步走出油价低迷的黑暗时期,钻机的数量以及日费逐渐攀升。越来越多的钻井公司正部署更高级的钻机,以满足作业者的需求。本文将从五个方面,介绍五家公司的最新钻机技术。

来自丨DC
编译丨TOM

如今的非常规挑战与10年前的情况相去甚远,那时单口页岩井可能仅有1000英尺的水平段以及几个压裂段。当时,业内讨论的都是通过新的定向钻井技术,实现更快的机械钻速(ROP)以钻穿坚硬的地层。虽然这些目标在今天仍然很重要,但作业者早已不满足如此,开始进行更加雄心勃勃的研究,其特点是更深、更大井斜、更大狗腿的轨迹;井间距越来越小;以及在Permian区块钻出堆叠的水平段。

对于钻井承包商来说,这意味着再一次给他们提出了更高的标准,需要提供更可靠的解决方案,并遵循一套新口号:可重复性与可预测性。

为了实现这些目标,承包商开创了超级规格交流电钻机的新时代,这些钻机拥有更大的马力,更高的额定压力,更大的悬重以及更强的排立柱能力。他们还设计了复杂的控制系统,集成了广泛的数字驱动功能,以更精确地简化钻井作业。

然而,也有一些公司的机械钻机还在各自为政。诺顿能源公司总裁Jay Norton说:“如今,85%的油井需要运用超级钻机,但传统油田仍然存在,而且它依然可以赚钱。可以在不重建整个机器的情况下,给那些具有基本健全框架的钻机进行升级。”

尽管钻机在经济衰退期间处于闲置状态,但许多承包商却没有这样做,抓住机会通过升级设备以及采用前所未有的技术,为新一轮的钻井浪潮做好准备。

可重复性与可靠性

Helmerich&Payne(H&P)总裁兼首席执行官John Lindsay说: “我们发现每个区块的水平段长度都在持续增加,目前平均长度约为8000英尺,高于2016年的6000英尺。在一些区块的极端案例中,水平段长至20000英尺。作业者希望最大限度的增加每口井的油藏接触面积,而那些连续大段油藏通常会钻进8000至10000英尺的水平段。但这类井身结构的井深太长,超过了额定压力为5000psi的常规泥浆泵系统的作业能力。这会对泥浆马达与旋转导向系统的性能、岩屑清除以及井眼清洁产生不利影响。”

早在2013年,H&P公司就首次关注到长水平段的发展趋势,并开始升级其FlexRigs系列钻机,以确保实现更高的可重复性与可靠性。这些升级包括额定压力达到7500 psi的泥浆泵系统,增加钻杆盒子容纳量以适应更长井深,增加悬臂梁能力以适应更大的平台,以及增加钻井作业的自主性以实现数字平台。

随着钻井行业在2017年底开始回暖,该公司重新激活了128台钻机,其中91台具有超规格的升级功能。自从在本财年的前三个季度启动了额外的38个超规格升级,H&P公司在美国本土的升级项目已经超过190个。Lindsay表示,如果需求持续增长,他预计每季度将增加12台超规格钻机。

他说:“这些升级后的钻机提供了更高的可靠性与一致性,并且降低了为客户提供更好油井的风险。”他还指出,升级带来的增值已经在过去的一年里推高了日费,最高涨了2万美元左右。

随着更严格的井眼要求给定向井工程师带来更沉重的负担,H&P公司还通过两家公司,将数字化能力整合到其FlexRigs钻机中,旨在改善井位与井眼质量。

去年收购的MOTIVE钻头导向系统利用建模与自动决策,执行相关计算(之前通常是由定向井工程完成),更准确地实时控制钻头。作业者的经济利益驱动了钻速、产量以及狗腿度相关的决策。

H&P下属的MOTIVE钻井技术公司总裁Todd Benson说:“过去,业内一直希望钻更长的水平段,但随着水平段的不断加长,过大的摩擦力会限制我们将钻压传递到钻头上。现在,借助MOTIVE这样的技术,我们可以做出更精确、可重复的定向钻井决策,从而使井眼更加平稳,大幅减少阻力,实现更长的水平段,同时更准确地放置井眼,实现产量的最大化。”

该系统设计灵活,可用于多种钻机与井下工具,可在超过30种钻机上运行,包括FlexRigs与非H&P公司的钻机,并已在500多口井上实施作业。Benson表示:“我们发现,做出更精确的决策,可以减少扭曲度,从而使我们能够在水平段末端更快地钻进,大大减少了不必要的起下钻。”

磁变化服务(MagVAR)也是H&P产品家族的成员,可提供测量管理技术,以改善较长水平段中的井眼位置,并减少整个钻井作业中的误差。它利用数学建模与更精确的局部磁参考来消除传感器误差。Benson解释说:“测量误差可能会影响完井技术之间的沟通,或对油井的油气生产潜力产生负面影响。”

大平台,全方位移动

Independence Contract Drilling公司所有年轻的ShaleDriller系列钻机都拥有所有超级规格属性。它们中的大多数都在资源丰富的Permian区块作业,该区块是美国陆上钻井的中心,那里堆叠的油田与长达3英里的水平段,都需要最先进的技术设备。该公司业务开发副总裁Chris Menefee表示,该公司的大多数钻机都具备全方位的移动能力,可以有效地从一口井移动到另一口,甚至从一个平台移动到另一个平台。

他说:“由于不断向‘大平台’转变,平台优化(7500 psi循环系统,交流电驱动,全方位移动能力,1500至2000马力)的需求很大。2012年,我们的大部分工作都是在一到三口井的平台上进行的。2014年,我们与一位客户合作开发了一种35口井的平台,目前美国主要页岩区块的许多作业者都在考虑这种方法。”

Menefee指出,油价低迷推动了这一趋势。他说:“作业者投入了数百万美元,通过兼并与收购,使他们的矿区相连,如此一来,他们就可以利用这些井密度高的平台提高作业效率。他们可以通过将资本支出集中在钻井与采油上,而不是转移钻机,以规划更长期的计划,并充分开发这些资源。”

虽然第一代移动式陆地钻机只能在X/Y方向上利用滑轨移动钻机,但ShaleDriller钻机具有360°移动系统。Menefee说:“最近,在Permian区块的一个客户,我们的钻机在不到六个小时内移动了462英尺,这是该技术的一个里程碑。通过从一个平台转移到另一个,从100英尺到100码,作业者可以缩短周期时间,省去了装卸钻机的时间与成本。”

其中最大的变化是泥浆泵的额定压力从5000 psi增至7500 psi,以应对随着水平段变长而增加的井下压力。“有些作业者需要3台泥浆泵,而不是2台,要么在一台发生故障时必须有备用泵,要么任何时候在井中运行三台泵。我们所有的钻机都配有7500 psi的设备,我们可以根据客户的钻井需求增加第三台泵。”

除了机械上的升级,数字分析在钻机设计中扮演着越来越重要的角色,因为作业者需要更好地控制钻柱与相关的井下工具,以钻出更精确的井眼,并将水平段进一步钻的更远。

Menefee表示:“油价的低迷使我们所有人都注重一致性,并在作业中做得更好。如今,钻进复杂的水平段已经成为一门科学,它利用的是数据与事实,而不是我们多年来所依赖的直觉。我们不能犯错误,必须使用我们可用的所有信息与技术。当我们学会依赖数据时,我们将变得更加一致,因此也会更加高效。”

所有ShaleDriller钻机都能够收集与使用数据。“并非所有作业者都需要数据分析软件,但随着软件创造出价值,我们发现更多作业者愿意支付额外费用来使用它。这些程序使司钻们能够更加一致地控制ROP、泵压与定向工具。现在,随着年轻一代司钻们采用更科学的方法,该行业将以更低的成本以及更高的作业效率钻出更复杂的井。”

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评论 2

  1. #1

    第一段的狗腿?什么意思

    匿名3年前 (2018-12-11)回复
    • 老哥,是搞钻井的吗?狗腿都不知道吗?就是全角变化率

      匿名3年前 (2018-12-13)回复