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智能压裂提高了完井作业效果

智能压裂提高了完井作业效果

泵送服务有助于减少增产作业中的变数

编译 | 大安 TOM

对于非常规油藏,勘探开发公司不断调整各种增产作业参数,期望提高油井产量。目前的完井设计都致力于控制压裂段长度、作业泵速、射孔簇数量、孔眼数量、孔眼直径,以增加井筒中的裂缝数量。然而,作业者所面临的挑战是如何有效打开每个射孔簇,及时、经济的实现上述目标。

Halliburton的Prodigi智能压裂服务整合了数千个压裂段的数据与实时信息,可实现流体和支撑剂的均匀分布。这种大数据方法与先进的控制系统架构相结合,能够最大限度地提高射孔效率,而通常人工计算无法实现这一点的。

利用Prodigi服务,对每口井、每一段的压裂作业进行优化,最大限度提高了水平段增产作业的一致性,从而避免作业效果欠佳的压裂段。得益于流体与支撑剂在射孔簇中分布的更加均匀,非常规区块的压裂作业也获益良多,主要体现在:作业压力更低、泵送时间更短、减少脱砂等。此外,因为该过程是自动化的,所以每个段都进行了一致的压裂作业,减少了整个增产作业的变数。迄今为止,该服务已在12个不同的区块,为37家勘探开发公司的5500多个压裂段提供了服务,以帮助提高油井的产量。

光纤监控与验证

配备光纤传感器的油井显示,手动控制泵速,会导致整个射孔簇的流量分布不均匀,在最大作业泵速下,各射孔簇之间的流量差异可能高达14bbl/min。Prodigi服务利用直接控制作业泵速的算法,可智能地压破地层,从而缓解射孔簇之间的流量不均衡。在最近一项研究中,永久光纤验证的测量结果显示,当应用Prodigi服务时,整个射孔簇的流速差异仅为0.1bbl/min。

此外,邻井利用光纤进行了远场测量,其结果显示,应用Prodigi服务的压裂段拥有更大范围的裂缝形状,这表明该技术形成的裂缝网,比常规压裂作业更加均匀。因此,使用该服务可提高储层的增产效果。

Williston区块应用效果

最近,Williston区块内的一家勘探开发公司与Halliburton公司合作,设计出一种解决方案,将有助于提高泵送时的射孔效率。Williston区块特点鲜明,储层非均质性强,目标层位厚度变化大,这给压裂作业带来了多重挑战,进而会导致增产作业的不一致。为了应对这些挑战,Halliburton推荐了其Prodigi智能压裂服务。该服务提供了一种可重复、具有一致性的压裂方法,可对泵速进行自适应、瞬时变化,优化压裂作业期间的地层破裂效果。Prodigi服务采用工程化的方法来最大限度地提高每个压裂段的射孔效率,而传统的地层压裂方法,则侧重于根据个人偏好来设计作业泵速。Prodigi服务利用实时泵送数据,可根据压裂作业动态,自动、智能地调整泵速,以实现最佳的射孔效率。

为了验证Prodigi服务的有效性,Halliburton使用其StimWatch光纤压裂监测服务,对每个射孔簇内的流体与支撑剂分布进行实时监测。

客户在其油井中应用了Prodigi服务,产量大幅提升。将光纤电缆永久安装于井内,StimWatch服务则可以实时提供均匀性指标,测量出每个簇间流体与支撑剂的分布情况。为了进行对比,在同一口水平井中泵送两个压裂段,并采用相同的射孔设计与相同的最大泵速。图1展示了传统泵送技术的效果:StimWatch数据显示出每个簇中不均匀的流体位置。相比之下,图2显示出Prodigi服务的有效性:对泵速的自动实时调整,使支撑剂与流体在射孔簇中分布的更加均匀,从而显著提高了射孔簇中流体分布的一致性与有效性。

智能压裂提高了完井作业效果

图1. 该图表描绘了水平井中传统泵送技术的作业效果。(来源:Halliburton)

智能压裂提高了完井作业效果

图2. 该图表描绘了同一口水平井中,应用Prodigi泵送技术的作业效果。

Haynesville/Bossier页岩区块应用效果

最近,一家勘探开发公司对路易斯安那州北部的Haynesville/Bossier页岩地层进行了勘探,结果发现,井筒趾端的压裂段一直难以被压开,从而导致多口井多次出现脱砂现象。Haynesville/Bossier页岩具有较高的地层应力,结合其高温高压环境,对压裂期间的支撑剂充填提出了挑战。因此,增产作业经常无法按照设计进行泵送,而且很难实现具有一致性的压裂作业。

Halliburton研究了Haynesville/Bossier区块压裂作业造成的脱砂情况,并认识到射孔簇内的压裂液分布与脱砂存在很强的相关性。为了提高射孔效率与均匀性,Halliburton推荐了其Prodigi服务,以优化压裂作业期间的地层破裂效果。从最初的压裂段开始,Prodigi服务可统筹规划,有效地压开所有射孔簇,从而使支撑剂更均匀地沿井筒充填。通常,压裂作业的重点在于快速提高泵速至设计最大值。而Prodigi服务则反其道而行之,在作业期间可根据井下状况,自动调节泵速。

Prodigi服务的应用效果令人瞩目,该勘探开发公司避免了脱砂,而且得益于射孔效率与地层破裂程度的提高(如图3),几乎所有压裂段中的支撑剂充填都满足了设计要求。此外,与传统压裂技术相比,该服务可更快达到设计泵速。利用Prodigi服务,每个压裂段平均缩短了10分钟的作业时间,同时平均作业压力也更低。该服务降低了整个增产作业的变数,通过避免脱砂,提高了作业者的完井作业成效。

智能压裂提高了完井作业效果

图3. 通过使用Prodigi服务压开所有射孔簇,以避免脱砂,从而完成所有压裂段的支撑剂充填。(来源:Halliburton)

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