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水力压裂中的新技术、新工艺

水力压裂中的新技术、新工艺

一个专注于压裂技术的小组讨论用一些新技术、新工艺来持续改进压裂技术。

来自丨JPT
编译丨TOM

水力压裂是过去几十年来影响石油天然气行业最重要的技术之一。虽然它显然是为了提高采收率而在岩石上人工造缝,但没有人真正知道那里发生了什么,因此只能提出压裂理论。

最近Hart Energy举行的DUG Eagle Ford会议上,一个专注于压裂技术的小组讨论用一些新技术、新工艺来持续改进压裂技术。

更智能的井

Reveal能源公司CEO Sudhendu Kashikar表示,作业者可以通过简单、准确以及担负得起的方式获得每口井的裂缝信息。

他说:“在钻完数千口井之后,业内对于间距与完井设计仍然存在很大的不确定性。现有技术无法实现全面优化,而且现有技术具有侵入性、复杂又昂贵。”

他的方法非常简单,就是在邻井被压裂的同时,在监测井上安装一个压力表。得到的结果是一个IMAGE Frac裂缝图。他表示,这种方法不需要现场人员,也是非侵入性的,而且价格合理。

水力压裂中的新技术、新工艺

图1 通过在监测井上安装压力表,当邻井被压裂时,可以生成IMAGE Frac裂缝图。

该方法在实现基于压力的裂缝成像的背后首先需要建立一个监测段。作业者安装一个桥塞,然后对监测段进行压裂。当压裂完成后,关闭井口装置,然后安装高分辨率的压力表。

假设有三口井的情况下,当第一口井与第三口井中进行1至15段压裂时,下一阶段就是在第二口井中监测第1段。在下一个阶段,井2进行2至28段压裂时,监测井1与井3的第15段。最后阶段,当井1与井3对18至28段进行压裂时,监测井2的第28段。

系统可以提供多个功能,包括FracSCAN、ProppantSCAN与PerfSCAN。

该系统可以用于各种研究。在一个实例中,操作员将滑溜水与凝胶进行比较。该系统表明,滑溜水提供了良好的压裂簇效果,而凝胶压裂则是由单一的压裂簇主导。此系统也被用来评估不同暂堵剂的效果。

总的来说,Kashikar希望从科学实验井发展到全面使用该系统。他声称,简单、准确以及经济实惠的系统将帮助作业者更新其完井与簇间距设计,管理地质与财务风险,同时获得可行的、时间相关的答案。

完井改造

C&J能源服务公司油藏技术副总裁Dale Logan介绍了一项帮助作业者管理完井改造的服务。这项服务名为LateralScience,该系统应用一个计算公式,此公式涉及到以下参数:钻压、转速、旋转扭矩、钻速、压差、立管压力以及泥浆排量。计算结果看起来像一张测井曲线图,可以用来测量沿井眼的岩石硬度。Logan列出了与此服务相关的常见问题:

  • 测量出的机械比能(MSE)与声波地质力学相比如何?
  • 井的产量是否会随着横向变化而变化?
  • 完井改造确实能提供更好的井?

Dale Logan表示,在大多数情况下,这种服务与声波地质力学相比是非常好的,只是在某一种情况下,此服务没有得到很好的比较,这是因为作业者难以在该井中获得有效的声波测量。

为了测试井产量的差异性,在有生产测井信息的井上对系统进行了测试。该井完井后形成了29段的裂缝网,结果显示大约一半的压裂段为单一裂缝,而另一半为复杂裂缝。

在另一个例子中,生产测井数据显示,在井中的86个压裂簇中,只有59个对产量作出了贡献。表现较差的压裂段与岩石硬度数据有着较好的对应关系。

为了回答最后的问题,公司研究了Permian盆地Wolfcamp地层的一组井。两个指标被用来确定完井改造的效果:桶油当量/月/段长英尺与桶油当量/月/磅支撑剂。结果表明,经过完井改造的井与裸眼完井的井相比,产量显著提高。

Logan总结认为,LateralScience确实比声波地质力学更好,横向变化可以引起裂缝扩展的变化,而且MSE的变化与产量相关,因此完井改造确实可以使井的产量更高。

水力压裂中的新技术、新工艺

图2 MSE技术与声波测井曲线相比更胜一筹。

可溶性压裂球

Magnesium Elektron公司的挤压经理Bill Warfield讨论了可溶性压裂球以及作业者在选择时需要注意的事项。该公司的压裂球是经过铸造、挤压以及内部测试,并可根据作业的不同来定制强度与韧性。

在水与氯化物存在的情况下,镁会溶解,而前两者都可以存在于井筒中。但镁的溶解速度也受压力与温度的控制。该公司生产了四种不同的产品线,以适应不同的井眼条件,并在强度与韧性之间进行了权衡。

总的来说,了解井筒中温度、氯化物含量以及合金类型间的差异是成功完井的秘诀。

暂堵剂

压裂作业面临的众多挑战之一是要确保流体能够尽可能多的压破岩石,而不是只产生一条巨大的裂缝。因此业内使用分流暂堵技术来避免这种情况发生。

斯伦贝谢综合生产服务商业与风险评估经理Jason Baihly介绍了BroadBand Shield分流暂堵产品。Baihly指出,该行业70年来一直使用某种分流暂堵技术,并在过去的40年中获得了200项专利。暂堵材料包括岩盐、苯甲酸薄片、各种类型的压裂球以及可溶性微粒。

水力压裂中的新技术、新工艺

斯伦贝谢通过研究Eagle Ford页岩区块中的一组井,比较“母”井与“子”井,最终发现尽管子井使用更多的支撑剂进行压裂,但他们的表现不如母井。

该公司的分流暂堵技术使用多种材料与颗粒尺寸,使得大颗粒在裂缝的窄点处桥接,并且小颗粒形成远场分流充填。这应该有助于阻止子井中失控的裂缝增长,并会阻止对母井裂缝网络的干扰。

Baihly指出,暂堵剂需要在注入支撑剂阶段之前被泵入,通常占支撑剂总量的8%至15%。在Eagle Ford区块的一个例子中,当子井泵入暂堵剂后,母井的生产情况得到好转。

他对此做出总结,虽然子井正在成为一个日益严重的问题,但通过发掘其全部生产潜力可以解锁数十亿美元的资产。

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