低油价下倍受青睐的十项上游降本增效技术

低油价给世界石油工业带来了巨大的冲击，上游业务遭受沉重的打击，油公司和技术服务公司的经营业绩出现断崖式下跌，甚至出现严重亏损。为求生存，降本增效成为第一要务，也是重要法宝之一。除依靠管理创新之外，降本增效还必须依靠技术创新。

中国石油集团经济技术研究院（ETRI）石油科技研究所对低油价下国际油公司和技术服务公司的技术应用情况开展了调查分析，发现有十项上游降本增效技术备受国际石油公司和技术服务公司的青睐，值得国内相关公司关注和借鉴。

1.油气“甜点”综合识别技术

油气资源开发特别是非常规油气开发的经济性，主要取决于油气藏质量和完井质量。要提高油气藏质量，最重要的一点就是识别油气甜点。

甜点识别是一个综合工作流程，利用地震、测井等地球物理方法，联合微地震及岩心数据，甚至通过大数据分析识别甜点。目前，利用3D地面地震数据及测井数据识别甜点的研究项目越来越多。利用三维地震方法能够进行应力分析、计算杨氏模量及泊松比，从而估算岩石脆度、孔隙度、裂缝密度，以及总有机碳含量TOC。

CGG公司在一个Haynesville页岩项目中，基于叠前方位地震数据和测井数据建立一套综合流程，计算泊松比和杨氏模量等关键参数，估算岩土力学属性，识别甜点，优选钻井井位。该项目的平均钻井成本为750万美元，钻井周期35～50天。利用三维地面地震数据进行甜点识别，可提高储层钻遇率，有效提高页岩气开发经济性。

2.工厂化作业

在美国，工厂化作业因提速降本增效显著而在页岩油气开发中得以推广应用，助推了美国页岩油气革命。工厂化作业强调专业化、标准化、批量化、流水线作业，减少设备等停时间，实现各环节之间的无缝衔接。

EOG资源公司在Bakken致密油开发中，应用包括工厂化作业在内的一系列高效技术，提速降本不断取得成效，在水平段长度不断增加的情况下，平均钻井周期逐年减少，平均钻完井成本逐年下降。至2015年，水平段长度增加到2500多米，平均井深达到4500米左右，平均钻井周期减至8.2天，平均钻完井成本降至780万美元。

美国西南能源公司在Fayetteville页岩气开发中，因工厂化作业等高效实用技术的集成应用，平均水平段长度逐年增加，到2015年已增至1746.2米，平均钻井周期仅7.3天，平均钻完井成本仅280万美元。

3.自动化钻机

在美国，陆上钻机的自动化水平也越来越高，在用陆上钻机主要是交流变频电驱动钻机（今年3月占比达63%），绝大部分配备顶驱和一体化司钻控制房，以及铁钻工等钻台自动化设备，有的陆上钻机还配备了自动猫道等钻机自动化设备。

美国页岩油气开发推广工厂化钻井，由此催生了工厂化作业钻机，其主要特点是采用交流变频电驱动方式，自动化水平高，配备井间快速移动系统和防喷器快速装卸系统，可以在不甩钻具的情况下实现钻机在井间快速移动。近几年，美国工厂化作业钻机数量大增，并成为新建钻机的主流。

Helmerich & Payn公司已报废1998~2001年间建造的17台第一代和第二代FlexRig钻机，2015年底在美国的343台陆地钻机中只有2台直流电驱动钻机，其余均为交流变频电驱动。Ensign公司2015年有8台新造的自主品牌自动化钻机交付使用。

4.旋转导向钻井

旋转导向钻井(RSS)经过近20年的发展，技术上已经成熟，应用规模快速增长。2014年下半年，尽管国际油价暴跌，但RSS应用规模却创新高，达到88.39亿美元，占当年国际定向钻井市场的54%。2015年，国际定向钻井市场规模明显回落，但RSS占比再创新高，达到56%，说明低油价下因RSS的服务价格明显下降，油公司对其青睐有加。

RSS已成为水平井、大位移井、多分支井钻井的重要利器。近年来，斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿、诺布尔(Nabors)工业公司等相继推出高造斜率RSS，最大造斜能力每30米15°~18°，可有效缩短造斜井段长度和靶前距，从而增加水平段长度，提高油气产量，并可实现垂直井段、造斜井段(或稳斜井段)和水平井段三个井段一趟钻，可将水平井的井身结构简化为二开。

2014年4~8月，俄罗斯石油公司(Rosneft)将万科尔油田的井身结构由先前的“三层套管+一层尾管”简化为“两层套管+一层尾管”，22口井使用了斯伦贝谢的牙轮钻头和PDC钻头、水基钻井液以及泥浆马达驱动的RSS，平均机械钻速提高21%，平均建井周期缩短7天。

5.一趟钻

一趟钻通常指用一只钻头钻完一个井段。随着技术的进步，单井段一趟钻日益成为常态，越来越多的水平井实现了两个井段（造斜段+水平井）一趟钻，少数水平井甚至实现了三个井段一趟钻。一趟钻因减少了钻头用量和起下钻次数及时间，甚至可简化井身结构，从而大大缩短钻井周期，降低钻井成本，受到国际油公司的推崇。

要实现一趟钻，离不开一系列高效技术的集成应用：

（1）高效钻头：（2）优质钻井液：（3）导向钻井技术。

一家油公司开发美国鹰滩页岩气，利用常规导向泥浆马达、MWD和瓦雷尔国际公司的定制PDC钻头，实现若干口水平井三个井段（造斜段+稳斜段+水平段）一趟钻。头10只钻头平均进尺3697米，平均机械钻速30.6米/小时。比邻井平均每口井少用1~2只钻头，少起下钻1~2次。

6.老井连续管侧钻

连续管钻井具有设备搬迁快、占地小、作业施工简单、所需人员少、能够实现带压作业等优点，在国外尤其是北美应用较多。连续管钻井技术不断取得进步，作业能力不断提升。2013年，Xtreme公司在鹰滩采用其连续管钻机和23/8英寸连续管钻一口页岩气水平井，钻进了6200米，创该地区连续管钻深新纪录。

2014年，在法国Villerperdue老油田，一家油公司应用英国AnTech公司的连续管欠平衡钻井技术进行老井侧钻，成功钻进438米水平段，钻井效率大幅度提升，钻井成本降低30%以上。2015年11月，在美国东北部阿巴拉契亚盆地，一家独立石油公司应用AnTech公司的连续管气体钻井技术结合氮气进行老井侧钻，成功使这口老井复活。

7.水平井重复压裂

相对钻新井而言，重复压裂被誉为提高现有生产井最终可采储量（EUR）的极具前景的技术，也被称为推动美国页岩气第二次革命的核心技术。

哈里伯顿等服务公司针对非常规油藏推出了全新的重复压裂技术，主要包括：

（1）裂缝暂堵转向技术——新研制的可生物降解的暂堵剂，不仅可以有效封堵近井地带的裂缝和炮眼，改变裂缝起缝方向，还能通过封堵主裂缝实现缝内转向，在油气层中打开新的油气流通道。
（2）精准压裂设计——集成应用通过测井、岩心分析等手段收集到的各种地层数据，在此基础上建立地质模型，优化压裂段位置和射孔簇布局，最终达到避开非生产层段、精确选择射孔和压裂位置的目的。
（3）分布式光纤传感器压裂实时监测技术——在重复压裂时利用连续油管拖动分布式光纤传感器，可以灵活地对原先没有安装监测装置的井进行压裂监测，从而获取裂缝起裂部位、延伸长度、裂缝高度等参数，帮助作业人员获得准确的井下参数，进而指导后续的储层改造作业。

美国伍德福德页岩气田水平井经过重复压裂后，单井产量比之前增加了2倍。

8.大数据分析决策优化技术

油气田勘探开发数据的采集量正以惊人的速度增长，但这些数据大部分还处于零乱或孤立的状态。如果能将这些数据加以分析应用，将产生极大的价值。

IBM、微软、思科等IT巨头都已意识到大数据分析在石油工业中的潜力，甚至出现了一个新兴的专业领域——石油大数据分析。在美国，大数据分析正在推动页岩2.0时代的到来。

大数据分析已经开始应用于资源定位、井位选取、筛选压裂方案等方面。当前页岩井压裂效率非常低（约70%的产量来自30%的压裂层段），这正是大数据分析发挥潜力的一个重要方面。

EOG资源公司在页岩开发中大力推广大数据应用从而使优质井数量大增，哈里伯顿使用大数据分析将某区块的采油成本降低了40%，贝克休斯通过数据分析使部分老井的产量翻倍，斯伦贝谢公司通过大数据分析使某区块的产量提高了50%，康菲公司用大数据分析结合先进的传感器和无线网络将现有的井产量提高了30%。

9.地震老资料再处理

已有的地震资料携带了大量在初次处理中未被发现的信息，随着计算机技术及处理方法的不断进步，针对特定目标利用最新的处理技术，能够从老资料中获取更多信息，改善成像结果，精确划定油气圈闭的位置和实际范围。

由于地震采集成本高出处理成本许多倍，因此地震数据再处理具有更高的性价比。印度石油天然气公司从2003年到2007年连续做了30多项二维地震数据再处理，每年数据处理量约1万公里，结果显示，每公里数据的再处理成本在400～1600卢比之间。而地震采集成本需要上千万卢比，并需要大量人力资源，时间需要大约一年左右。

在低油价下，国外技术服务公司收入大幅下滑，地震采集业务缩减，但是地震数据处理、地震油藏监测等业务发展状况良好，甚至一些公司相关业务保持增长趋势，因此地震资料再处理业务引起重视。2015年CGG公司整体收入下降，但是其地质、地球物理和油藏（GGR）业务有所回弹，包括获得在墨西哥等地的老资料再处理业务。ION公司开始对意大利海上约5000公里二维数据进行再处理；TGS公司开始对葡萄牙海上22847公里二维数据进行再处理，为今后在大西洋沿岸勘探做准备。

10.长井段高效安全射孔技术

全球每年需要完成大量的射孔作业，在高压井中射孔时，射孔器振动会带来巨大风险，损坏井下设备，如油管弯曲、封隔器损害等。另外，射孔碎屑可能妨碍射孔器在井中的传送并造成井眼清洁问题。

长井段高效安全射孔技术能够在两方面降低风险：一是在高静水压力环境下引爆大直径射孔器系统时降低动态冲击力；二是使85%的碎屑保留在射孔器托架内。射孔系统利用专有的体积缩减滑套，减少托架内的无效空间，减轻高压下（高于138兆帕）引爆射孔器产生的冲击力，还能够防止药型罩碎裂。

在墨西哥湾一口水深超过 2133米的井中，某公司采用该技术同时射开4个层段，射孔段长度总计近244米几乎同时引爆了1.4万个聚能射孔弹，高效完成射孔作业任务，并创造了在如此超深高压井中大直径射孔器长度的纪录；巴西国家石油公司在多口超深水开发井中应用长井段高效安全射孔技术，一次下井射开了所有层段，平均每口井节省射孔时间67%，节省费用1400万美元；雪佛龙公司在St. Malo油田的一口井中，采用该技术一天之内完成4个层段的射孔作业，超过1万个聚能射孔弹同时引爆，产生的碎屑量接近于零，大幅降低了作业风险，且节约成本360万美元。

文章来源于中国石油经济技术研究院石油科技研究所，版权归原作者所有。

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