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【本周专题:压裂增产】创新压裂:滑套技术新进展

【本周专题:压裂增产】创新压裂:滑套技术新进展

随着作业公司寻求经济高效的增产措施,新技术亦旨在降低维护成本,减少对环境的影响。

来自 | DC
编译 | 白小明 影子

对油气行业而言,减少非生产时间(NPT)和增加非常规油气产量的目标正在推动水力压裂技术的发展。特别是随着作业公司非常规油气产量开始达到自然物理极限,优化压裂工艺的需求变得更加旺盛,EvercoreISI的石油服务、设备和钻井高级总经理James West如是说。优化过程因区块而异,但总体而言,各公司正在寻求更好的井眼和裂缝布局,以及压裂簇的筛选和分段。

West表示,各公司努力的重点也在于提高设备的耐用性,以应对高强度的压裂作业,包括发动机技术和传动技术的改进。更多公司还在其设备中应用了预测分析技术,以更好地调整维护计划。他补充说,下一轮技术进步有望解决压裂泵的问题,因为泵送的腐蚀性物质导致压裂泵成为磨损最快的部件。

West解释道,“设备平均使用寿命周期从7年左右变为了4~5年,最重要的是,目前的定价水平无法保证设备的回报高于大多数公司的资本成本,主要是由于维护费用较高。”

简易性与耐用性

增产设备供应商PackersPlus总裁Ian Bryant称,2018年,各公司都在寻求一种更简单、成本更低的造缝方法,这无疑会对分段压裂技术产生影响。公司目前正在现场测试完井系统,这些系统可以提高套管井和裸眼井的压裂级数,无需磨掉桥塞或球座。

Bryant认为,实际上是射孔簇造成了储层改造效率低下,这是一种行业现实,而公司于2016年1月商业化的TREX QuickPORT IV滑套正用于解决这一问题。近年来,油气公司已经在单级设计多个射孔簇,通过改变射孔尺寸或密度使流体均匀分布。他解释道,“虽然理论上,可以获得120 – 150个流体进入点或裂缝,但事实并非如此。射孔簇(在每个压裂级形成多个进入点用于造缝)的低效,导致大部分增产液仅进入水平段始端的孔道。”

【本周专题:压裂增产】创新压裂:滑套技术新进展

PackersPlus公司的TREX QuickPORT IV滑套已应用于二叠纪盆地,用以解决分支段长度超过6000m井的桥塞/射孔连作过程中的电缆和连续油管问题。

QuickPORT IV滑套使用结合了完井工程与材料科学的挤压技术,在工具的弹性极限范围内,仅使用一个球,即可在井筒内形成多个进入点,从而使流体分布更均匀。它的喷嘴采用了碳化钨强化,确保进入点在储层改造过程中不会被冲蚀。Bryant表示,“如果套管使用普通钢材,那么在改造过程中,最初吸收流体的孔眼可能会被冲蚀,造成井眼下部的孔道不会有更多的液体进入。”

该技术于2017年11月应用于二叠纪盆地,当时,一家公司在一口分支长度超过6096 m的井中作业,他们在使用电缆和连续油管进行坐封桥塞和射孔作业时遇到了困难。超过该长度后,公司担心无法提供足够的钻压来磨掉桥塞,将电缆和连续油管下入井底坐封桥塞,以及在更长的分支段磨铣和洗井。作业公司还3次将昂贵的射孔工具落入井内。

根据PackersPlus的说法,通过在井眼分支的末端(紧邻桥塞/射孔压裂段)下入4个QuickPORT IV限流固井滑套,作业公司节省了大约14个小时的现场时间。由于无需在长分支段进行磨铣桥塞作业,这种滑套还帮助作业公司节省了相关的时间和成本。

成本更低,耐用性更好

Weir油气服务公司认为,未来压裂技术发展的关键驱动因素之一是降低总设备维护成本。Weir压力泵送团队工程和产品管理总监Bryan Wagner表示,“我们看到改变行业现状的是严峻的行业周期,当前客户需要以更高的排量、更长的时间,泵送更多的压裂砂,这会对设备要求更高。”

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Weir油气服务公司将降低维护成本作为开发压裂技术的关键驱动因素,例如他们的FracStack,一种简易压裂管线系统的组件。

与此同时,在本轮油价低迷期,行业也在全面推动降本。Wagner表示,“但是推动降本不仅仅是指支付更少的设备费用,而是以更有效的方法完成之前常规的工作量。行业低迷迫使大家花费大量时间了解设备的正常运行时间、可靠性和效率如何影响他们的账本底线,以及他们抵御油价下跌的能力。”

为了满足这一需求,Weir在2017 OTC上推出了简易压裂管线系统(Simplified Frac Iron System),旨在减少压裂现场的管线和设备数量。该系统设计将部件预装配在模块化撬上,在每个撬的末端仅有一个接头,这减少了装配时间和所需的现场技术人员数量。它还有备份的7-in SPM隔离阀和方向阀,其中之一包含一个用于安全、远程操作的液压执行器。通过将管线连接数量从100个减少到12个,可能的刺漏路径减少了88%。2017年,Weir系统的内部计算流体动力学分析表明,与其他设计相比,该系统可以减少约70%的管道侵蚀。今年,公司正在发布系统的首款7-in旋塞阀和7-in止回阀。Wagner说,这些阀门是为主管线量身定做的7-in 15,000 psi压裂用阀。

Wagner称,“这是一个真正的7-in阀,可将传统管线与压裂设备组相连接。当前常规的解决方案是采用3-in或4-in阀,这意味着你必须有多条管线连接更小的阀门,然后汇总到主管线。但是7-in阀使你真正只连接一根管线。为客户带来的好处是减少了现场设备数量、占地面积、潜在的泄漏点以及NPT。”

压力控制工程和产品管理总监Russell Hamilton介绍说,对于压力控制业务,Weir正在设计产品以满足现场减少NPT和防止潜在泄漏的需求,包括一个一体式直连管线(OSL)压裂系统,公司去年已在加拿大推出了该技术,现在正在引入美国市场。

该系统(包括一个垂直管汇、OSL压裂连接和一套压裂设备组)将管汇所需的连接数量减少到1个,而常规需要3 – 6个。Hamilton表示,压裂连接仅用一个大内径接头将管汇与压裂树相连,减少了设备占地面积、NPT和劳动力成本,同时提高了安全性。

今年,公司计划发布几种新的密封和旋塞阀技术,以防止刺漏,使作业更安全,延长正常作业时间;还有2250 XL泵的更新版,以及新的流体端技术。公司还将为其旋转接头产品系列发布EXL旋转接头密封,以及用于旋塞阀密封、由壬密封和管线安全密封的专有弹性材料,解决产出水和含化学材料流体的相关问题。

Wagner表示,Weir正在与客户合作帮助他们更有效地使用数据,并允许客户使用Weir的算法从而使其当前系统更加智能化。“我们正在与客户合作,利用我们对振动以及设备故障机理的丰富知识,使客户的现有系统能够执行比以前更多的功能。”

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