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【年度巨献】哈里伯顿2015钻井新技术汇总(上)

【年度巨献】哈里伯顿2015钻井新技术汇总(上) 金正能源
2016-01-25
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导读:几十年来,哈里伯顿公司一直致力于研究和开发用来了解造成水泥取代不完全的问题的资源,这种不完全会使得层间封隔不足。在其他各种影响中间,该研究包括流体流动相互作用和取代现象。




 


一、哈里伯顿开发TergoVis I高效泥浆

几十年来,哈里伯顿公司一直致力于研究和开发用来了解造成水泥取代不完全的问题的资源,这种不完全会使得层间封隔不足。在其他各种影响中间,该研究包括流体流动相互作用和取代现象。


近日,哈里伯顿公司推出了一款具有突破性的TergoVis I高效流体。 TergoVis I高效流体是最佳的除泥系统,它的特性有助于维持井筒完整性和层间封隔。


在提高取代效率的同时,TergoVis I高效流体提供的流体界面减少了与油基泥浆(OBM)的混合,从而有助于提高油基泥浆的回收量,实现更好的成本管理。此外,高效流体在是顶部的环形带设置,有助于稳定自由管道。这样一来,高效流体可以帮助加强整体井筒的完整性,同时保护套管柱顶部不受地层水和水基泥浆的腐蚀,否则它们就会留在水泥顶部的环形空间,对套管柱造成腐蚀。


井眼准备是帮助实现最佳水泥填充区,保证层间封隔完整性的关键。按照惯例,对井眼进行清洁,为水泥填充做好准备,填充流体除了泥浆,还包括隔离液、洗井液、水基泥浆和清除剂水泥。今天,流体还可以包括哈里伯顿公司的高效流体。液体体积在井筒制备过程中,影响钻井液的置换效率。因为TergoVis I高效流体经济,体积较大,可以使用帮助改善除泥和清洁井作业。客户报告使用体积较大的、成本效益较高的可TergoVis I高效流体后,水泥胶结测井(CBL)显示优良。


TergoVis液体可以有效地取代水基泥浆,水基泥浆通常用于置换昂贵的油基泥浆(OBM)。这种高效流体能够帮助提高油基泥浆的回流和地表回收。TergoVis I流体在重要固井作业的置换过程中,可用于表面、中间或者生产套管。


TergoVis I流体的密度和流变性可以调整。它可以发泡到密度下降到8.15 lb/gal,并且也已使用密度高达14.0 lb/gal的流体。流变性也可进行调整,以帮助优化流体等级。


TergoVis I流体的悬浮性能提高了流体的稳定性,使得它在横向应用中特别有用。此属性可以帮助减少清洁过程中携带的固体钻屑沉淀。它还能帮助减少漏失层堵塞,并避免钻井液滤失到产层或淡水储层中,同时保持恒定的静水压力。


优点


  • 增强井筒完整性

  • 通过促进套管后的液压密封,有助于提高CBLs(水泥胶结测井)

  • 可以设计为能设置

    – 用来代替水基泥浆进行置换,可设置为保持稳定和保护不受位于水泥顶部的套管的腐蚀

    – 帮助保持井眼稳定


成本效率


  • 提高高价的油基钻井液(OBM)的回收,有利于钻井过程中的成本管理

  • 能够经济地泵送大量液体,以提高井眼清洗度,更好的准备实现液压密封,液压密封由设计适当的安置适当的水泥环提供。

  • 抵消高昂的隔离液的量,否则在原来的固井作业中需要用来进行置换,有利于成本管

  • 可替代水基钻井液(WBM)来取代油基泥浆


运营效率


  • 经过验证密度范围为8.15 lbm/gal 14.0 lbm/gal

  • 流变性可以调整,使塑性粘度(PV)和屈服点(YP)的属性进行调整以适应流体和具体的井眼条件,以维护流变层次

  • 流体稳定性有助于减少甚至消除沉降,在利于水平情况下特别有利

  • 增加与流体的相容性,减少甚至消除了表面活性剂,兼容所有固井添加剂

 

二、哈里伯顿MegaForce PDC钻头:钻进速率&持久性前所未有

长期以来,美国境内遇到的难钻性作业一直挑战着钻头的性能极限,对其抗冲击性和耐磨性提出了要求,这意味着钻头的持久性通常要靠牺牲钻进速率来实现。像巴肯(Bakken)页岩等复杂地层布满了过渡层和砾岩,这相当于是钻头技术发展的“试验场”,目标始终是以最佳钻进速率经单次起下作业来完成整个井段的钻进任务。


图 MegaForce PDC钻头


哈里伯顿MegaForce钻头融合了新型切削刃、新型材料和新型设计技术,与坚硬地层/磨蚀性地层中常用的钻头相比,性能明显高出很多。MegaForce钻头采用的是行业内最先进的PDC技术—SelectCutter PDC切削刃,其具有抗侵蚀性,寿命长,钻进速率快等特点。与哈里伯顿的Design at the Customer Interface(DatCISM)工艺相结合,MegaForce钻头的钻进持续时间和钻进速率达到了前所未有的水平。


在开采北达科他州Williston盆地时,工程师们成功地把MegaForce钻头基体与SelectCutter切削齿相结合。对于Bakken区段,地层对比图为连续地层柱,夹有软质和硬质地层,这是最难进行钻井的情况之一。钻头在钻进硬条带夹层时速度很慢,当钻进软条带夹层时,则开始打旋,同时冲力与转矩升高,然后又突然钻到另一个硬条带夹层。这种过渡可能会造成PDC钻头叶片脱落,给切削齿带来超限应力。


表 哈里伯顿MegaForce钻头的改进明细


新型硬质MegaForce钻头改善了以往叶片设计,以克服过渡力。该钻头在一个直径为8½英寸的垂直井段和一个为6.0英寸的水平井段的表现记录显示,其每英尺、进尺和钻进速度的费用创造了整个盆地有史以来的最低值,且该钻头可钻Williston任何地层。


该钻头在全美多个区块得到应用:


(1)威利斯顿盆地(Williston Basin)


在怀俄明州三口巴肯页岩井中,MegaForce钻头不断提高钻进速率。在第一口井中,一个8-3/4英寸的MegaForce钻头钻了整个8617英尺垂直井段,只用了68.5小时,钻进速率达125.8英尺/小时。此钻头在24小时里钻了5536英尺,平均2913英尺/天,与邻井中的其他类钻头相比,钻进速率最快,成本最低。第二口井使用的也是8-3/4英寸MegaForce钻头,效果超出第一口井。其钻了一个8389英尺井段到达完钻深度,仅用了66.5小时。钻头在24小时里钻了5600英尺,钻进速率为126英尺/小时。第三口井中有一个长的水平段,用的是一个6英寸MegaForce钻头,该钻头在Three Forks地层中钻了4133英尺,钻进速率最高,每英尺的成本最低。其在24小时里钻了2654英尺,创下了威利斯顿盆地Three Forks地层24小时钻井的最高纪录。


(2)美国落基山


美国犹他州一口山区井引入了MegaForce钻头。下图红色区域表示7-7/8英寸钻头在该油田的基准性能。对于同样的层段,MegaForce钻头较其他钻头可多钻31%的进尺,钻进速率也提高了20%。此外,其磨钝分级也更好。


图 MegaForce钻头明显提高了钻井效率


(3)东德克萨斯


在德克萨斯州莱昂县,一个8-3/4英寸钻头达到了最高水平—以20.6英尺/小时的平均钻进速率钻达827英尺。MegaForce钻头很快打破了这一纪录,确立了新的基准(下图红色区域),以22英尺/小时的钻进速率钻了918英尺,在进尺上多出18%,钻进速率上高出25%。


图 MegaForce钻头打破了平均钻进速率纪录


(4)帕米亚盆地


在帕米亚盆地,有多口井的数据可作对比。MegaForce钻头的结果(下图红色区域)在平均钻进速率和单次下钻所钻进尺方面都超过了油田以往的性能记录。从多次运行来看,MegaForce较其他钻头进尺要高出12%,钻进速率要高出24%。


图 平均钻进速率和单次下钻进尺两项指标均有提升

 

三、哈里伯顿新款小井眼尺寸钻具

哈里伯顿的分公司Sperry钻井公司在其XBAT随钻测井技术系列中引入了新款的4-3/4英寸小井眼尺寸钻具,完善公司业已包含6-3/4、8和9-1/2英寸钻具的产品系列。


新增这一小尺寸后,XBAT 钻具得以服务5-3/4—36英寸大小的井筒。


XBAT随钻测井技术是Sperry公司的第三代声波装备,可以通过传感器和电子设备,在各种地层中实现的精确声学测量;所用的传感器和电子设备对钻井噪音不太敏感,具有更广阔的频率响应。结果就得到更大的信噪比,进而即便在嘈杂的钻井环境中和不良的井筒条件下,也能够取得更好的测量值。


为了提高运营商判定岩石特性的能力,XBAT装备结合了多阵列方位角音速测量和多轴超声波平衡测量。


XBAT随钻测井装备已经成功运行了500多次,钻进了900,000英尺,通过提供遍布全球各种地层的准确测量值,为客户带来更高的可靠性。此外,它还在众多挑战性环境中经过了大量检验,例如在北海中东、亚太和墨西哥湾等环境中。


XBAT技术通过数据分析,降低成本,减轻风险。这种数据分析可以:


  • 通过辅助最佳泥浆窗口选择(mud window choice),优化钻井过程,并且提供井筒稳定性分析;

  • 交付有价值、有成本效益的布井数据,包括钻井时的时间-深度地震关联和实时合成地震记录;

  • 利用其它随钻测井设备进行气体检测,确定岩石力学、复杂岩性和孔隙度,并且无需原子核源就可以测量孔隙度。


最近在西非,XBAT装备在一口深水井的12-1/4英寸井段进行了实时地质力学模型校准工作,提供了实时的剪切数据和压缩数据,用来为下套管优化泥浆重量和维持地层稳定。


最后,该运营商成功钻至完钻深度,并且顺利安装所有套管。此外还安装了下层完井工具,完井筛网也得以无缝部署。


通过运用XBAT随钻测井技术,该运营商高效校准了地质力学模型,以便使用正确的泥浆重量,并且无需调节或清孔作业就可以下套管,从而节约深水钻井时间和降低不确定性。

 

四、哈利伯顿新型地层评价服务

哈利伯顿电缆和射孔业务开发了储层监测Reservoir Monitor Tool 3-Detector™ (RMT-3D™)脉冲中子工具通过使用三个独立的测量(Sigma, CO和SATG)帮助测量储层中的含气饱和度、含油饱和度和含水饱和度。只依靠一个或两个单独测量会降低依靠地层和地层流体得到的结果准确性。RMT-3D储层监测工具允许作业者使用不同的方法计算饱和度,以获得精确的结果。通过一次下入和起出就可以完成数据收集,减少了非生产时间和额外地下入起出产生的成本费用。


这种工具将在老油田开发中扮演重要角色,而老油田占到了世界油气产量的百分之七十。在二次采油和提高采收率方法中,包括水驱、蒸汽驱、二氧化碳驱,为了优化采出速率,准确地监测地层中饱和度的变化是很重要的。储层监测工具RMT-3D分析包在恶劣环境下的增产项目中会变得十分有用。使用独立测量可以帮助校正饱和度,使其不受注入水或者其它增产驱油剂的影响,从而更好地计算含油饱和度剖面。将这种工具下入套管,快速地进行测井作业,并计算饱和度和帮助我们识别与定性储层的其它特征。


RMT-3D储层监测工具已经成功地应用于Permian盆地中的CO2驱提高采收率项目,能够在一趟工具下入和起出井眼过程中获得饱和度剖面和油藏储层特征。这减少了额外起下工具发生的非生产时间、成本和风险。


注水开发


我们需要对二次采油和提高采收率项目进行监测,以使产量最大化。RMT-3D储层监测工具精确地测量未知水盐度地层的含油饱和度、含水饱和度和含气饱和度。根据这些信息,能够做出明确决定,帮助更好地管理油田,获得更高产量。


常规与非常规解决方案


无论是常规还是非常规油藏,RMT-3D储层监测工具能够提供孔隙度、体积、矿物学特征、岩性和含水饱和度、含油饱和度和含气饱和度等方面的相关信息。这些数据被分析后,为客户提供高级解决方案,帮助他们对油井做出明智的决定。


RMT-3D储层监测工具能够提供以下信息:


    含水饱和度、含油饱和度和含气饱和度评估

    气驱/EOR提高采收率监测

    气相:天然气、二氧化碳、蒸汽、氮气、空气

    自然伽马能谱

    矿物学岩石元素含量

    套管井的岩石孔隙度

    砾石充填评价

    水流动速率和方向


表 尺寸和操作额定值

表 井眼情况

 

五、哈里伯顿公司引进ACTIVATE重复压裂技术

哈里伯顿公司宣布推出ACTIVATE重复压裂技术,利用协同工作流,通过利用地下洞察、专业技术和突破转移技术,准确预测并反复从非常规油气井开采残余油气。


为了降低每一原油当量桶成本并保证专项资产的收支平衡点,运营商现在可以应用新井生产布局、加密和重复压裂,提高他们建立一个平衡投资组合的能力。


ACTIVATE服务包括以下四个过程:


  • 根据油藏条件和完井质量筛选最佳候选井;

  • 使用正在申请专利的Pressure Sink Mitigation和FracInsightSM服务,设计最理想的重复压裂处理方案,连接原有裂缝并进行重新射孔;

  • 使用AccessFrac® 增产服务对整个水平井段实施重复压裂;

  • 诊断重复压裂效率和优化重复压裂设计,以便井台批量应用使用Integrated Sensor Diagnostics和FiberCoil™ Tubing技术。


应用ACTIVATE服务,哈里伯顿公司可以帮助运营商提高最终采收率和可采储量。


研究已应用ACTIVATE技术的盆地,可以看到,与新的生产井相比,重复压裂井在欧洲平均每口井产量增长80%,而每一原油当量桶成本降低66%,通过采用平衡投资组合,原油采收率系数有潜在的25%的增长。


(来源:金正纵横信息情报监测部)

 

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