編譯 李曉生
增產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)者，旨在將油井與儲(chǔ)層連接起來(lái)，避免水力壓裂的弊端。Fishbones公司的技術(shù)為油氣井增產(chǎn)提供了新的選擇，同時(shí)還能降低二氧化碳排放，提高井的平均產(chǎn)量，使客戶(hù)能以較低的風(fēng)險(xiǎn)和成本讓油氣井與油藏建立深度連接。
出于尋找可替代、更簡(jiǎn)單、更精準(zhǔn)的增產(chǎn)方法的需要，F(xiàn)ishbones公司的使命是找到一種具有成本效益、高回報(bào)的增產(chǎn)方法，其二氧化碳排放比傳統(tǒng)方法更低。反過(guò)來(lái)講，這也將為那些不適用其他增產(chǎn)方法，但又有可能顯著提高產(chǎn)量的油井開(kāi)辟新的市場(chǎng)。
取得進(jìn)展
基于石油公司對(duì)油井的診斷，F(xiàn)ishbones的技術(shù)使石油公司能夠精準(zhǔn)定位地層中的特定區(qū)域，從而消除了對(duì)地層應(yīng)力和應(yīng)變的依賴(lài)。通過(guò)將Fishbones公司的工具短節(jié)安裝在尾管管柱對(duì)應(yīng)的、需要進(jìn)行增產(chǎn)處理的儲(chǔ)層區(qū)域，短節(jié)上的針鉆頭（鉆針）可以在最需要處理和最有可能成功增產(chǎn)的確切位置橫向鉆眼延伸，如圖1（Fishbones的針鉆頭可通過(guò)橫向鉆眼或射孔刺穿儲(chǔ)層，將其與井筒連接起來(lái)）所示。橫向分枝眼 – 結(jié)構(gòu)類(lèi)似于魚(yú)的骨骼或骨刺 - 深入地層，有效地增強(qiáng)了儲(chǔ)層的滲透率，因而能開(kāi)采出以前無(wú)法獲得的碳?xì)浠衔铩?br />
自2008年以來(lái)，F(xiàn)ishbones 的技術(shù)是通過(guò)聯(lián)合行業(yè)項(xiàng)目與主要勘探開(kāi)發(fā)公司合作進(jìn)行的密集開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，并在過(guò)去10年里通過(guò)一系列成功的應(yīng)用逐漸取得了進(jìn)展。對(duì)于尋求優(yōu)化產(chǎn)能、擴(kuò)大和提高油氣采收率的石油公司來(lái)說(shuō)，該技術(shù)已成為一個(gè)有吸引力的選擇。
Fishbones技術(shù)的功效已在全球眾多實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證。從北海冰冷的水域到中東干旱的環(huán)境，F(xiàn)ishbones的技術(shù)不斷地取得了令人印象深刻的成效，開(kāi)發(fā)出了一種新的油井增產(chǎn)實(shí)踐方法，開(kāi)辟了人們對(duì)未開(kāi)采油藏再開(kāi)發(fā)潛力的希望。下面重點(diǎn)介紹三個(gè)最近的案例研究，以展示Fishbones的針鉆頭是如何使產(chǎn)量提高數(shù)倍的。所有這些案例研究都已發(fā)表在行業(yè)論文中。
尋找中東油田地下儲(chǔ)層的下層
中東油田地質(zhì)構(gòu)造通常是多層的，滲透率各有不同。在一口油井中，儲(chǔ)層質(zhì)量可能會(huì)有很大差異，從高產(chǎn)的產(chǎn)油層到阻止垂直流動(dòng)的致密層。Fishbones的針鉆頭有鉆眼式鉆頭（見(jiàn)圖2：針鉆頭配有渦輪驅(qū)動(dòng)的小鉆頭）和噴射酸液的噴射針或稱(chēng)射酸針（見(jiàn)圖3：射酸針的噴嘴可同時(shí)注射高壓酸溶液，每個(gè)短節(jié)有四個(gè)噴射針）兩種變體，對(duì)于中東地區(qū)，射酸針在普遍的碳酸鹽巖油藏中使用效率最高。
中東某海上的一口水平井，從微降至亞水平到下層采樣，突出的油井特征是上層和下層的特性差異，其中存在自然產(chǎn)生的裂縫，滲透率極低，見(jiàn)圖4（中東一口海上油井的特點(diǎn)是低儲(chǔ)層低產(chǎn)量。作為下層完井的一部分，射酸針被部署在了這段儲(chǔ)層）。運(yùn)營(yíng)該井的石油公司正在考慮幾種方案，提高下層的產(chǎn)量，改善油井績(jī)效。
可能的解決方案包括巖石基體酸處理增產(chǎn)、鉆額外的井（打階梯式水平井或鉆分支水平井）或利用Fishbones的橫向針鉆頭技術(shù)。在做出最終決定之前，對(duì)井內(nèi)取出的巖心樣品進(jìn)行了成功的實(shí)驗(yàn)室測(cè)驗(yàn)，評(píng)估Fishbones的射酸針是否能穿透巖心樣品，如圖5（對(duì)巖心樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)驗(yàn)，確定射酸針的射酸效果）所示。
選擇Fishbones的技術(shù)而不是傳統(tǒng)的增產(chǎn)方法，因?yàn)镕ishbones的技術(shù)能精確增產(chǎn)該水平段的下層。在1245m的裸眼段，在跨越該井兩個(gè)下層的4 ½-in尾管上布設(shè)了20個(gè) Fishbones的工具短節(jié)，共計(jì)80個(gè)射酸針。成功部署的射酸針用回壓法（bullheading）向儲(chǔ)層射入了3000桶15% HCl的酸液，實(shí)現(xiàn)了酸處理增產(chǎn)，射酸針井下布設(shè)的總長(zhǎng)度近520m。
促產(chǎn)作業(yè)后的結(jié)果是，下層經(jīng)Fishbones的技術(shù)處理后，下儲(chǔ)層的產(chǎn)量提高到了日產(chǎn)2600桶油當(dāng)量。產(chǎn)量的增長(zhǎng)是預(yù)期日產(chǎn)250桶的10倍，令人興奮。與最初估計(jì)的1.5倍相比，試油的產(chǎn)出率提高了8倍，而產(chǎn)量提升從日產(chǎn)250桶增加到2600桶，增加了10倍。這口井繼續(xù)以新的增產(chǎn)速度穩(wěn)定生產(chǎn)。僅這口井就達(dá)到了該地區(qū)三口計(jì)劃油井的生產(chǎn)目標(biāo)。
增長(zhǎng)六倍
在另一個(gè)中東的案例研究中，一個(gè)陸上天然裂縫碳酸鹽巖地層的油田，由于層間垂直連通性低和滲透率低，一些油井的產(chǎn)量遠(yuǎn)低于預(yù)期。此外，井口壓力低也是一個(gè)問(wèn)題。平均原油產(chǎn)量為日產(chǎn)200到400桶，井口壓力為200psi。
該油田有幾口完全相同的水平井，深度為1500m，是陸上油田一系列開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的一部分，旨在打破油藏邊界，超出生產(chǎn)目標(biāo)的預(yù)期產(chǎn)量。運(yùn)營(yíng)該油田的石油公司用幾口井進(jìn)行比較測(cè)試。選擇一口井進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的巖石基質(zhì)酸處理，而另一口井則接受Fishbones的射酸針靶向處理，以檢驗(yàn)兩種方法的增產(chǎn)效果。這些井是在一個(gè)多層石灰?guī)r儲(chǔ)層環(huán)境鉆探的，儲(chǔ)層垂直滲透率差，僅為0.2至0.9毫達(dá)西。
Fishbones測(cè)試井需要40個(gè)工具短節(jié)，共計(jì)160個(gè)射酸針，沿整個(gè)尾管均勻分布。射酸作業(yè)在1500m的裸眼段內(nèi)進(jìn)行，對(duì)地層進(jìn)行酸處理，獲得了顯著的增產(chǎn)效果。最初五天試油產(chǎn)量顯示，產(chǎn)量增加了300%，井口壓力穩(wěn)定在400 psi，而促產(chǎn)后的四年間，通過(guò)生產(chǎn)測(cè)井工具測(cè)得的數(shù)據(jù)，證實(shí)產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)了6倍。
與常規(guī)增產(chǎn)處理的參考井相比，采用Fishbones技術(shù)處理的試驗(yàn)井油井生產(chǎn)率提高了2.5倍，產(chǎn)量提高了3倍，達(dá)到了日產(chǎn)1600桶，見(jiàn)圖6（Fishbones技術(shù)處理的井（綠色）與未處理的井（橄欖色）和巖石基質(zhì)酸處理的井（紫色）的性能和壓力對(duì)比；插圖來(lái)自SPE-202636）所示。該試驗(yàn)井是石油公司授予多項(xiàng)額外Fishbones技術(shù)服務(wù)合同的基礎(chǔ)。
鉆穿堅(jiān)硬的礫巖
位于北海中部的Utsira High項(xiàng)目。該項(xiàng)目的Edvard Grieg油田的兩口海上油井，見(jiàn)圖7（選擇Fishbones的針鉆頭鉆穿北海南部Edvard Grieg油田的硬基礫巖層）。瑞典石油公司Lundin Energy面臨的挑戰(zhàn)是提高礫巖地層油井的生產(chǎn)率，該公司現(xiàn)已被Aker BP收購(gòu)。
幾口井的試油結(jié)果顯示，原油產(chǎn)量低于10 Sm3/d（日標(biāo)準(zhǔn)立方米），因此開(kāi)始研究各種適用的增產(chǎn)方法。水力壓裂被排除在外，因?yàn)榈刭|(zhì)條件對(duì)這種方法沒(méi)有好處。最終選擇了Fishbones的針鉆頭技術(shù)，因?yàn)獒樸@頭能在完井作業(yè)期間提供對(duì)地層的受控處理，同時(shí)還能最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響。
該系統(tǒng)作為下層完井的一部分得到了運(yùn)用，配備了標(biāo)準(zhǔn)的鉆井設(shè)備，節(jié)省了安裝時(shí)間和專(zhuān)門(mén)的船舶協(xié)助。為了鉆穿硬基礫巖層，部署了53個(gè) 5 1/2-in.的針鉆頭工具短節(jié)，打造了159個(gè)分支孔眼。針鉆頭不同于射酸針，每個(gè)針鉆配有一個(gè)緊湊的1/2-in.的鈦針鉆頭。特殊硬化的針鉆頭是按標(biāo)準(zhǔn)化采購(gòu)規(guī)范開(kāi)發(fā)的，用來(lái)鉆堅(jiān)硬的花崗巖基巖地層以及較軟、松散質(zhì)地的基巖地層。這種針鉆頭已在陸上不同硬度的混凝土塊狀體上進(jìn)行了測(cè)試，混凝土塊狀體中含有30%的片麻巖和花崗巖礫石，見(jiàn)圖8（為了測(cè)試新開(kāi)發(fā)的針鉆頭原型產(chǎn)品，澆筑了添加有片麻巖和花崗巖礫石的混凝土塊狀體，旨在模擬北?；|(zhì)礫巖的硬度）所示。針鉆頭還須進(jìn)行優(yōu)化，以應(yīng)對(duì)在磨蝕性特別強(qiáng)的鉆井液中的使用。
在采用Fishbones系統(tǒng)做了橫向連通完井作業(yè)后開(kāi)始生產(chǎn)，取得了優(yōu)異的成績(jī)。與最初的預(yù)測(cè)相比，生產(chǎn)率提高了數(shù)倍。該油田的第二口井用了61個(gè)針鉆頭短節(jié)，于2022年1月開(kāi)始生產(chǎn)，第三口井也采用了Fishbones針鉆頭技術(shù)，于2023年8月完成作業(yè)，該井采用了60個(gè)針鉆頭短節(jié)，打造了180個(gè)橫向分支孔眼。
技術(shù)改進(jìn)與擴(kuò)展
從多年的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和生產(chǎn)中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是明確的：采用這些橫向鉆眼注酸技術(shù)能讓石油公司精確把握他們希望增產(chǎn)油井的準(zhǔn)確位置和產(chǎn)出尺度。雖然傳統(tǒng)的壓裂方法可能會(huì)取得良好的效果，但控制和可預(yù)測(cè)性會(huì)受到影響，其影響可能是不利的，而且成本通常要比采用Fishbones技術(shù)高得多。
作為一種提高無(wú)價(jià)值或產(chǎn)量急劇下降、再現(xiàn)油井采收率的措施，F(xiàn)ishbones的技術(shù)作為一項(xiàng)增產(chǎn)措施表現(xiàn)的極為出色。然而，自首次采用以來(lái)，隨著我們?cè)谶^(guò)去12年里技術(shù)的不斷成熟，我們一次又一次地看到為什么這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該成為早期油田規(guī)劃與開(kāi)發(fā)的重要組成部分。從一開(kāi)始就應(yīng)將一些具有挑戰(zhàn)性或致密儲(chǔ)層的水平井鉆井納入到鉆完井規(guī)劃階段，這將確保油井在生命周期內(nèi)獲得更好的投資利潤(rùn)和回報(bào)，減少鉆井過(guò)程中的碳排放，節(jié)省鉆井平臺(tái)的作業(yè)時(shí)間。
隨著持續(xù)的能源轉(zhuǎn)型，F(xiàn)ishbones正在積極探索傳統(tǒng)地?zé)崾袌?chǎng)的機(jī)遇，特別是在歐洲，地?zé)崮茉趲椭┡瘶I(yè)脫碳方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。我們還在探索增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的應(yīng)用，例如在美國(guó)，進(jìn)一步證明了我們技術(shù)的適應(yīng)性。
我們?cè)阢@探和增產(chǎn)技術(shù)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和良好的業(yè)績(jī)記錄為我們適應(yīng)地?zé)釕?yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們?cè)谑吞烊粴忏@探和增產(chǎn)方面的技術(shù)和技能可以轉(zhuǎn)移到地?zé)犷I(lǐng)域。這種適應(yīng)性使得勘探和開(kāi)發(fā)油氣田和地?zé)崽镏谐Ｒ?jiàn)的沉積盆地和各類(lèi)儲(chǔ)層變得更容易。
擴(kuò)大覆蓋面
雖然我們可以認(rèn)為我們的技術(shù)基礎(chǔ)是健全的和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的，但我們認(rèn)識(shí)到可以進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。在與Aker BP的持續(xù)合作中，我們正在開(kāi)發(fā)新一代的針鉆頭。目標(biāo)是將鉆針長(zhǎng)度延長(zhǎng)50%，從12米延長(zhǎng)到18米，從而進(jìn)一步鉆入含有碳?xì)浠衔锏牡貙又?，以開(kāi)采儲(chǔ)層的可采儲(chǔ)量。這項(xiàng)關(guān)于延長(zhǎng)針鉆頭長(zhǎng)度的研究也得到了挪威研究委員會(huì)11.7萬(wàn)美元的贈(zèng)款支持。當(dāng)然，作為一家專(zhuān)注于通過(guò)提高石油和天然氣開(kāi)采效率來(lái)減少排放的公司，我們?yōu)镕ishbones在這方面獲得認(rèn)可而感到自豪。
為了進(jìn)一步證明我們技術(shù)的適應(yīng)性，我們開(kāi)發(fā)了一款帶有開(kāi)槽孔眼的針鉆頭，用于北海的瓦爾霍爾油田。這些槽有助于控制該油田松散的白堊基巖，防止基巖遷移到井流和上部裝置中。我們還雄心勃勃地希望在未來(lái)能更好地控制我們的針鉆頭。方向控制版本正在開(kāi)發(fā)中。如有必要，我們會(huì)做到更準(zhǔn)確的儲(chǔ)層增產(chǎn)。
目前，Fishbones的技術(shù)產(chǎn)品交付了67套，與傳統(tǒng)的油井增產(chǎn)技術(shù)相比，我們的方法具有非常多的優(yōu)勢(shì)，使其成為石油公司尋求優(yōu)化生產(chǎn)能力和提高油氣采收率的極好選擇。 此外，石油公司可以通過(guò)減少對(duì)專(zhuān)用增產(chǎn)管具的需求來(lái)實(shí)施增產(chǎn)作業(yè)，從而獲得令人信服的成本效益。Fishbones的技術(shù)促進(jìn)了生產(chǎn)率的提高，將生產(chǎn)率更快地轉(zhuǎn)化為投資回報(bào)，進(jìn)一步增強(qiáng)其經(jīng)濟(jì)吸引力。結(jié)合其最小的孔眼表面足跡、減少的化學(xué)品使用量和減少的回流量，我們還看到我們的技術(shù)代表了朝著更可持續(xù)的資源開(kāi)發(fā)邁出的一步。
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