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页岩压裂怎样才能节省成本并迅速盈利?

页岩压裂怎样才能节省成本并迅速盈利?

压裂的反排阶段似乎是个经常被人们忽视的阶段。然而就是这样一个压裂与生产之间的过渡阶段,却可以发挥出大的作用。通过对反排阶段的数据进行分析,可以检测压裂效果,帮助优化开发方案,增加初期产能等等,而且所需费用极低,被研究学者称为是“可以被广泛使用的分析手段”。

当水平井压裂后完成后,下一步便是通过反排移除井筒内的水和支撑剂,清洁井筒。

北美大部分的页岩生产商对于反排阶段基本不重视,认为这只是能够开始产油变现的序曲罢了。但是一小部分公司开始意识到,这是一个能在一或两周时间内更好认识井的绝好机会。而其他人可能要在开始产油后几个月才能对井有这些认识。石油圈原创www.oilsns.com

本质上来说,反排阶段所获得的数据是连接已完成的完井阶段与未完成的生产阶段的桥梁。而对于这些感兴趣的生产商而言,有一个重要的原因,即:在北美大部分地区,根据美国和加拿大的法律法规,反排每个阶段的数据按要求是要进行记录的。石油圈原创www.oilsns.com

“可以说,收集这些数据的成本基本上为零。” James Crafton说道。(James Crafton Performance Sciences 咨询公司董事长,在不同反排问题上,与油服公司和页岩开发商合作已超过15年)。

Crafton和其他涉及该领域的研究人员,长期以来一直试图说服页岩行业,即:井的反排跟完井一样重要,如果忽略这一点,那么他们就是在跟自己的钱过不去。“就是这么简单,”James Crafton说,“但是令我感到很沮丧的是,数据有了,但是没有人有时间去解释这些数据,或者根本认识不到它们的价值”

但是总是有那么几个异类在捣鼓这些数据。包括Devon能源在内的一些公司就试图用初期产量和反排流体的流压数据建立预期的产量标准。

Nexen能源公司也在这之列。他们试图应用反排数据,对裂缝设计的有效尺寸进行快速筛选,确定油藏的关键属性,并对长期产量进行预测。正在进行的反排研究主要关注反排流体的化学组成成分,看是否还能得出其他一些关于页岩油气藏产能的信息。

在德克萨斯州的Black Hawk油田,Devon公司报告指出,通过对反排进行分析计算,使得早期产量得到了显著的提高

Black Hawk油田位于Eagle Ford页岩油/凝析气层位的中心位置,Devon于2013年获得了该矿区,并将30天初期产量翻倍到了1.950桶油气当量/天。在同一阶段,90天产量增加了87%,达到了1000桶油气当量/天——根据Devon公司报告,这是美国陆地上的最高数据,比Eagle Ford地区的平均水平高出125%。

与其他所有的页岩开发商一样,公司会高估油田品质,Devon公司接手后所钻的产量较高的井的地质条件其实还不如接手前的产量较低的井。而这两个井所采用的完井策略基本没有改变。

因此,Devon公司接受后初期产量和90天内产量的巨大提升实际得益于通过反排分析设计出的流量控制新方法。

页岩压裂怎样才能节省成本并迅速盈利?

“如果任何的完井技术和方法也能够这样大幅度地提高产量,那么我一定会愿意尝试,会去讨论技术VS. 生产方案的问题。”Devon公司的一名运营工程师Toby Deen,在最近休斯顿SPE年会的演讲上说道。

尽管要进行最有效的反排分析,需要在井头安装高速数据收集系统,但是于其他的分析技术相比,这一点投资仍是微不足道的。例如,井下光纤系统每安装一次大约需要1百万美元,而微地震监测大约需要2百万美元到5百万美元左右,这也是为什么这些技术也通常只在几口试验井中进行的原因。

“显然,反排分析比其他技术更经济,也更简单。”Hassan Dehghanpour,阿尔伯塔大学的一名助理教授说到,目前Hassan正在主持一项与加拿大页岩生产商合作的研究项目。“现在我们有开井后测量得到的数据,问题是如果建立一个具有代表性的模型来整合这些数据。”

目前由Dehghanpour和其他人研发的模型能够基于头几天的反排数据对井的产能进行预测。这相当于对接下来可能的数百万美元投资的一个早期报警系统。当井压裂后并开始反排后,生产商将数据输入,便可很快得到一个大致的数据,可预测早期的井设计是将会盈利、保本还是亏损。

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如果数据看起来很糟糕,那么生产商也许就需要调整一下压裂施工方案了。就算并不是所有的改变都能提高产量,但是起码能够改善经济效益。

“如果你知道了在压裂中泵入更多的水,并不意味着你能得到更多的有效裂缝,这样,你也能够在一定程度上削减成本。”另一名研究成员Obinna Ezulike说道。

Ezulike表示,尽管反排分析非常有效果,但是这并不会对其他更昂贵的诊断技术产生威胁。相反,反排分析应该被公司视为另一种能够被广泛应用,改善裂缝设计的有效工具。“非常规油藏的开发是很困难的,”他说:“到处都有各种不确定性,所以你需要一种能够利用你所有数据的辅助分析方法。”

Devon的反排方案

值得强调的一点是,Devon公司运用反排分析,提高的是初期产量,而不是增加最终的采收率。从公司的角度来看,大量的油越早从井里采出来,他们也就能够越快盈利。

“钱已经都花在油田上了,”Deen解释道:“所以我们利用反排的目标是在不毁坏井的条件下,实现我们的时间经济效益最大化。”石油圈原创www.oilsns.com

Devon提到他们的策略主要是控制压降和流量。基本方法是运用井头的节流阀尽可能的保持井底压力,延迟裂缝闭合的时间,让油气能够在更长的时间内保持自喷。这也减少了由于一些非常不利但又常见的情况带来的减产,如海上完井中的“裂缝冲击”。

如果节流阀尺寸不够,那么可能会损失过多的举升压力,导致井的采收率降低,更可能造成井的坍塌。大部分页岩生产商都会谨记上面这一点,因此都会采用较为保守的方法,根据事先安排好的计划,逐渐改变节流阀尺寸,减少井受损的风险。石油圈原创www.oilsns.com

Devon公司表示他们的方法就是抛弃这些计划,转而采用近乎实时的反排数据和产量监测数据来预测井可能受损的时间,再相应的增大节流阀的尺寸。

利用该方法,一点点小的改变就带来了丰厚的回报。当最开始测试该方法时,Devon将某口井中节流阀的大小从14/64 in 调整到了20/64in,而产量几乎翻了一倍。

Devon公司还研发出了一种方法系统,可以而在几秒钟之内完成对节流阀的调节,而旧的方法需要井至少关闭半个小时甚至更长时间。Devon公司现在正在探寻新的方法,争取实现在整个公司范围内反排分析和节流管理的推广应用。

想要初始产量还是最终采收率?

总的来说,反排分析和节流管理的应用对保护水平井的压裂成果来说并不算一种新方法。对于Haynesville页岩区(路易斯安那州相对较软的地层)的天然气生产商来说,几年前他们就已经知道这种方法了。

反排操作的好坏通常意味着这口井能够进行生产还是报废。

Crafton,也是SPE杰出的演讲者和关于反排的SPE文章的作者。他创造了一个词,叫“慢排”,来描述他的Haynesville的客户们如何克服早期所遇到的困难。当时他为一家生产商服务,Crafton发现这家公司的员工们如果能够在36小时内将地面流压从1000psi到2000psi降至300psi的管线压力,那么他们将得到一部分奖金。

“然后我就开始翻看生产历史数据,发现许多井的完井质量都非常优秀,”他说,“但当他们施加上了巨大的压降后,井就被毁掉了。”crafton表示,其实诀窍就在于放缓反排的速度。这一“慢排”的措施逐渐被Haynesville地区的主要生产商广泛采用,并证实该方法能够提高5%的最终采收率。

Crafton相信这种反排的管理方法,可以实现采收率最大化,与其他提高初期产量的方法相比,这一方法能够获得更多的商业价值,对于页岩开发商来说,可能也更具有吸引力。

Crafton说道:“放缓反排的速度可以得到更高的预期最终采收率,同时井被损坏的风险也会降低。”但是不利的一面的是,反排速度变缓意味着短期回报率的降低。“其实这都取决于公司的理念。”他认为。

基于反排的未来规划

反排分析也是Nexen发展公司对位于加拿大最北部的不列颠哥伦比亚省Horn River盆地开发计划的一部分。由于极端的环境,该位置的生产常常面临着后勤跟不上的问题。当春天气温上升、冰雪融化时,地面会变得十分松软,井架也变得非常难移动。

这使得Nexen公司在该地区可进行钻井和完井的时间变得非常有限,即只能在土地冻结的时候进行钻完井。同时留给确定最佳完井设计的试验时间也非常少。Nexen的油藏工程师Claudio Virues这样解释道:“如果我们明年还要继续投资,那么我们的最优决策必须在这之前的9个月确定——要知道我们讨论的是价值一亿美元的决策。”

所以如果采用以前的老办法,那么就意味着公司要等上6个月才能获得足够多的数据,来决定明年的井的设计。而采用反排数据,取得数据的周期可缩短至2个月,甚至更少,因此,在同一个钻井季节就可以做出调整。

Nexen基于反排数据所做出的一些调整包括:决定水平段的最优反排级数;决定对哪口井采用较少的支撑剂,即可获得与周围老井同样的生产效果等。同时,反排数据还可以帮助检测加密井和初始井之间的连通关系,以及如果连通,那么最佳泄油井距为多少。

Nexon公司关于Horn Rive的总体开发计划主要是通过20口井对三个不同层位的资源进行开采。Virues表示,公司正在研究如何借助反排分析,帮助工程们做出最佳决策。“首先,你要稿清楚的是要对哪些地层做反排,而这对储层又会造成怎样的伤害。需要反排的地层处于底层,中间层位还是顶层,以及为什么?”。

公司正在研究几种不同的使用反排数据的方法。其中一种方法主要是对反排流体的化学成分进行分析,来决定裂缝性质。Nexon与UA正在研究这个方法以及其他的一些内容。整个研究团体还包括了加拿大能源(EnCana)公司,加拿大Cenovus能源公司,阿萨巴斯卡石油公司(Athabasca Oil), FMC科技以及Trican Well 服务公司等。

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