氣候變化等全球性問題需要立即采取技術(shù)解決方案和戰(zhàn)術(shù)措施，以最大限度地減少對環(huán)境的影響。“碳足跡”的概念被用來客觀地表征任何產(chǎn)品生命周期的環(huán)境效率，包括石油行業(yè)。碳足跡直接影響工業(yè)設(shè)備和能源技術(shù)設(shè)備的效率、燃料和能源資源的消耗效率、減少溫室氣體排放的措施等。碳足跡是衡量環(huán)境污染程度的一個指標(biāo)。眾所周知，鉆井是一個具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)過程，涉及很多機(jī)械、設(shè)備和運(yùn)輸。顯然，像任何高技術(shù)生產(chǎn)一樣，鉆井對環(huán)境有負(fù)面影響。
鉆井造成的污染
在陸地鉆機(jī)鉆井過程中，向大氣中排放污染物的主要來源是:鉆機(jī)現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備、
額外的機(jī)制和設(shè)備、車輛、土方工程設(shè)備(推土機(jī)，拖拉機(jī))、發(fā)電機(jī)。整口井的施工包括幾段鉆井。因此，對于整個施工周期來說，排放一定數(shù)量的污染物。如果花在這個過程上的時間大大縮短了呢?我們可以合理地假設(shè)，每口井的碳足跡和對環(huán)境的負(fù)面影響將會減少。
圖1展示了俄羅斯地區(qū)典型的油井設(shè)計，其中16-3/4”(426mm)套管下入50米，保護(hù)油井不受井口軟巖的影響。然后，使用旋轉(zhuǎn)或馬達(dá)式BHA進(jìn)行地面段鉆至500-700米的目標(biāo)深度。鉆井完成后，12-3/4”(324mm)套管下入并固井。在正常(無故障)情況下，這需要4到7天。
我們提出了一種新的方法來完成這類井的頂部井眼，即完全取消16-3/4”(426mm)管柱，使用12-3/4”(324mm)套管進(jìn)行完井。采用這種方法，一些工程的目標(biāo)深度已擴(kuò)展到900米。一旦套管到達(dá)目標(biāo)深度，就進(jìn)行固井。采用這種方法，鉆頂井段只需1-2天，由于省去了大量的作業(yè)步驟，因此可以節(jié)省2-4天的建井時間。此外，該技術(shù)的優(yōu)勢還包括降低建井成本、縮短總時間、防止卡鉆、在復(fù)雜井眼條件下(如切割、封隔風(fēng)險、等)隨鉆套管具有許多影響井質(zhì)量和整個建井過程的技術(shù)優(yōu)勢——減少事故和潛在的NPT，強(qiáng)化井眼等。
圖2
隨鉆套管技術(shù)
隨鉆套管技術(shù)是目前最先進(jìn)的油井施工技術(shù)之一，它可以減少常見鉆井問題的暴露，即同時進(jìn)行鉆進(jìn)和套管作業(yè)，見圖2。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括降低鉆井成本，最大限度地降低卡鉆風(fēng)險，解決了在井眼不穩(wěn)定、井眼致密等復(fù)雜地質(zhì)條件下下套管的問題。
與鉆桿相比，套管的直徑更大，因此它會連續(xù)接觸井壁，產(chǎn)生一種稱為“抹灰效應(yīng)”的作用——套管將鉆屑涂入井壁，密封孔隙和裂縫，以減少或消除流體損失。隨著套管不斷下入井內(nèi)，在鉆井過程中套管會脫離問題層。
抹灰效果降低了由井眼相關(guān)問題造成的NPT包括：脫落頁巖、緊洞、鉆孔的橋梁、井漏、大直徑表面井眼導(dǎo)致鉆屑難以從環(huán)空中清除、生產(chǎn)區(qū)域受損、卡管等等。隨鉆套管作業(yè)進(jìn)一步優(yōu)化，以降低建井過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險。作業(yè)前分析和定制鉆頭/ BHA，確保在任何鉆井作業(yè)中都能更安全、高效地達(dá)到目標(biāo)深度。當(dāng)達(dá)到目標(biāo)深度時，進(jìn)行循環(huán)，然后套管井準(zhǔn)備固井。固井完成后，使用常規(guī)BHA、標(biāo)準(zhǔn)PDC或三牙輪磨齒鉆頭鉆出套管，耗時40分鐘。與下一個井段相同的底部鉆具組合。專用下入鉆取套管附件，不需要水泥和套管鉆頭。
圖3
Allegro XCD隨鉆套管服務(wù)包括隨鉆套管工具(CRT)、多瓣扭矩環(huán)(用于非優(yōu)質(zhì)連接BTC/ otm)、附件和由可鉆合金制成的套管鉆頭，見圖3。特殊的雙閥浮箍通常用于這些應(yīng)用。該工程解決方案允許鉆井和套管作業(yè)相結(jié)合，見圖4。
圖4
就性能指標(biāo)的改善而言，如果將常規(guī)鉆井與隨鉆套管技術(shù)鉆進(jìn)某一段所需的一套作業(yè)進(jìn)行比較，其優(yōu)勢是顯而易見的。在常規(guī)鉆井過程中，需要進(jìn)行以下操作:使用標(biāo)準(zhǔn)BHA鉆井、刮水器起下鉆和下套管。隨鉆套管技術(shù)可以消除套管，避免額外的作業(yè)。
在其中一個項目的地面段實(shí)施該技術(shù)，已經(jīng)將建井周期縮短了3倍，見圖5。因此，在操作上花費(fèi)的時間越少，向大氣中排放的污染物就越少。
圖5
減排效果
首次實(shí)施后，后續(xù)每口井均采用地面段套管鉆井服務(wù)。表1中對過去一年Novatek-Yamal LNG鉆井的總結(jié)。
在Yamal LNG項目中，CwD已經(jīng)成為鉆井頂部段的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。隨著鉆井的進(jìn)行，由于鉆井承包商的自動化操作和鉆頭、鉆井制度的優(yōu)化，生產(chǎn)率(ROP曲線)從一口井到另一口井都在提高。在Yuzhno-Tambeyskoye油田的5252口井，當(dāng)使用12-3/4”(324mm)套管柱鉆進(jìn)時，我們創(chuàng)造了54.53米/小時的ROP記錄。這一記錄是由于廣泛的計劃和在項目中獲得的經(jīng)驗。
套管鉆井也采用了13-3/8”(340mm)和16-3/4”(426mm)。因此，Novatek項目的Evo-Yakhinskoye、Ust-Yamsoveyskoye、Verkhnetiuteyskoye油田復(fù)制了12-3/4”(324 mm)表面導(dǎo)電體鉆井的成功經(jīng)驗。
圖6
從圖6中可以看出，在后續(xù)的每個工作中，由于實(shí)施的解決方案和對以往井經(jīng)驗的分析，以及斯倫貝謝工程師與Eriell Neftegazservice鉆井隊的良好協(xié)調(diào)合作，它可以提高性能和縮短截面結(jié)構(gòu)。在ROP和施工時間方面創(chuàng)造了多個記錄，包括Evo-Yakhinskoye 8304油田的井，由于取消了熱套管(永凍層隔離)，該井在0.77天內(nèi)鉆了450米，ROP達(dá)到了73.51米/小時的記錄。
Allegro XCD™專業(yè)的隨鉆套管技術(shù)需要全面的適用性分析，以降低鉆井風(fēng)險。該技術(shù)包括使用軟件包建模，軟件包包括可鉆鉆頭設(shè)計平臺，可以評估地層強(qiáng)度和鉆頭與巖石之間的相互作用等條件，以開發(fā)出具有獨(dú)特金剛石鑲齒的完美切削結(jié)構(gòu)。
圖7
在開發(fā)定制鉆頭時，該技術(shù)提高了鉆井作業(yè)中套管的可靠性和效率。在建模軟件計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了底部鉆具組合優(yōu)化和鉆頭設(shè)計，見圖7。這些都使我們能夠根據(jù)油田特定的地質(zhì)截面來選擇鉆頭的設(shè)計，從而達(dá)到高的鉆井性能。
在套管鉆頭優(yōu)化方面，人們一直在努力;自項目開始以來，更新的路線圖正在開發(fā)中，套管鉆頭水力學(xué)優(yōu)化、優(yōu)質(zhì)切削齒選擇、陶瓷鑲齒和活動粘土層鉆井的切削深度限制器正在實(shí)施。積累的經(jīng)驗和實(shí)施的解決方案顯著縮短了建井時間，從而減少了項目的碳足跡。
圖8
Novatek非常重視減少碳排放，這在公司的年度業(yè)績報告中有所體現(xiàn)。套管鉆井技術(shù)的使用減少了建井時間和碳排放，見圖8。與客戶一起，我們估計了該項目10口井的碳減排。由于該技術(shù)的實(shí)施，每口井平均減少2.5天的建井時間，從而減少了發(fā)電量(每口井3500吉焦耳)。對10個作業(yè)的初步計算使下列指標(biāo)成為可能。
每個油田、每個井都是獨(dú)一無二的，尋找安全有效的鉆井方法是油氣井建設(shè)的一項挑戰(zhàn)性任務(wù)。我們面臨的問題是廣泛的，并且隨著每個新領(lǐng)域的發(fā)展而不斷增長。我們相信，在客戶的其他項目中實(shí)施這項技術(shù)，將在減少碳足跡和優(yōu)化成本方面產(chǎn)生令人印象深刻的效果。
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