石油圈
随着非常规井产量的下降，油气公司不愿意钻新井，而是采用重复压裂技术来盘活资产。
编辑 | 大安
自油气行业诞生以来，新思想与技术创新就一直处于该行业的最前沿。1986年，美国有4600多台钻机，以满足油气行业的需求。如今，只有不到1000台钻机，但美国再次成为全球油气产量的领头羊。
针对已完钻的井进行二次完井作业，已成行业惯例。然而，随着水平钻井以及相关压裂技术的推陈出新，二次完井技术面临着亟需解决的新挑战。
注入式重复压裂与机械封隔重复压裂是目前最常用的两种二次完井技术。根本问题是，如何将射孔枪下入至已射孔的井中，以及如何在多层套管中实现等径射孔。Core实验室与Owen石油工具公司推出脉冲波射孔技术与ReFRAC射孔技术，来应对上述挑战。
图1 ReFRAC射孔系统可用于机械封隔二次完井作业。（来源：Core实验室）
注入式重复压裂
如果重复压裂技术使用的是注入转向剂或跨式封隔器方法，而且需要在现有孔眼之间增加新的射孔段。那么，由于现有井筒的限制，初次完井作业中使用的大多数射孔方法将无法应用。由于存在现有的孔眼，因此无法在重复压裂作业中，利用电缆将射孔工具泵送至井中。这是因为，该方法只能将射孔枪泵送至顶部射孔段或首个容纳液体的射孔段。另一种方法是利用爬行器来部署电缆射孔枪，但爬行器在通过裸眼射孔段时会出现问题。
油管传输射孔技术（TCP）已在多口水平井上得到应用。在新井的修井机上，利用TCP部署射孔枪时，每支射孔枪都安装了压力激活式点火头。通常将点火头设置为不同压力下激活，从而可在不同时间激活射孔枪。这种方法要求井筒的完整性（无孔眼），因此可以对井筒进行施压（通常沿环空向下），以激活点火头。当增加新的射孔段时，该方法是不可取的，因为现存有孔眼，井筒无法承受压力。
TCP射孔枪也可部署在连续油管（CT）上，利用射孔枪之间的延时引信，实现不同时间激活射孔枪。当在整个井筒中增加新孔眼以进行重复压裂时，单趟连续油管下入的射孔枪数量，受限于防喷管的高度。因此，需要连续油管的多趟起下钻，才能完成重复压裂作业所需的所有新射孔簇。
脉冲波射孔系统是一种TCP方法，用于在现有井筒上增加新孔眼。该系统打破了TCP的技术瓶颈，单趟钻可跨层位、跨井段部署无限数量的射孔枪。每只射孔枪的底端都有一个压力室，每只射孔枪的顶端都有一个压差点火头。油管安装在射孔枪之间，提供射孔枪所需的间隔。
顶部射孔枪隔离了油管内的压力，直到被激活。利用投球点火头来激活射孔枪。激活后，压力室中产生压力脉冲，沿着中间油管向下传输。当压力脉冲到达下一只压裂枪的压差点火头时，激活该射孔枪，然后产生另一个压力脉冲，该脉冲再继续传输至下一只压裂枪。重复此过程，直到钻具组合中所有射孔枪都被激活。
迄今为止，多口井已使用100多套脉冲波射孔系统，并取得了100％的成功。它的优势显著，在已有孔眼的水平井中，单趟钻即可完成所有射孔簇的射孔作业。此外，在点火时，射孔枪的间距准确。该系统无需延时引信，减少了多趟起下钻，因此大幅降低了作业成本。而且，节省完井作业时间可加快投产。
图2脉冲波射孔系统通过TCP在现有井筒中增加新的孔眼。（来源：Core实验室）
机械封隔
业内另一种快速发展的重复压裂技术被称为机械封隔二次完井。该技术作业期间，在现有井筒的套管射孔段，下入衬管并固井，来封隔原有的孔眼，进而执行分段射孔作业。虽然这种二次完井技术可为作业者提供某些优势，但它也为射孔作业带来了一系列新的挑战，可能会对压裂作业与产量造成负面影响。
衬管会减小井眼内径，与新井常用的井眼尺寸相比，需要下入直径更小的射孔枪。更细的射孔枪也意味着使用爆炸力更小、形状更小的射孔弹。
此外，还有一个挑战，即需要射穿衬管、水泥以及现有的套管。通常，现有井筒中的衬管是偏心的，而射孔枪在衬管内也是偏心的，从而导致无法在两层管柱上射出最优、一致的孔眼尺寸。
现代射孔弹通常是在一根完井套管上造出相同尺寸的孔眼。在机械封隔方案中，射穿两层套管会产生尺寸更小、大小不一的孔眼。虽然可以利用小尺寸孔眼进行水力压裂作业，但射孔摩阻更高，降低了泵速，每个压裂段的作业时长大幅增加，作业效果也欠佳。
Core实验室与全球最大的油气公司之一合作，设计研发出专门用于机械隔离二次完井作业的射孔系统。这项新型射孔技术经过精心设计，无论射孔枪的位置如何，都能射穿两层套管，提供最佳、一致的孔眼，从而实现现有井段内新层位的有效增产。
迄今为止，多家油气公司利用这项新技术，在Eagle Ford与Bakken区块成功完成了二次完井作业。这些公司声称，与其他现代射孔系统相比，该技术每天完成的射孔数最多可增加一倍。此外，这些公司的每口井、每个压裂段都实现了稳定可靠的压裂作业，并取得了可观的产量提升。
该技术通过降低风险、减少时间与成本、最大限度地提高压裂体积，帮助完井团队提高投资回报。
结论
随着非常规油井产量的下降，作业者面临严峻挑战，需要在不钻新井的情况下，通过二次完井或重复压裂方法来盘活资产。注入转向剂与机械封隔是对应该挑战的两种新技术，而脉冲波射孔与ReFRAC射孔弹是有助于实现这些目标的最新系统。
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