在壓裂過程中，根據(jù)需要將干聚合物粉末和水混合制成減摩劑，不僅可以降低添加劑的成本，還可以降低測試大幅簡化配方與更復(fù)雜混合配方是否有效的成本。
圖1 Hibernia Resources公司的Boss Hogg區(qū)塊位于Permian區(qū)塊，該區(qū)塊在壓裂過程中混合了減摩劑。資料來源:Hibernia Resources III。
DCS技術(shù)副總裁Mark Van Domelen表示，對于井下化學(xué)解決方案(DCS)來說，通過現(xiàn)場攪拌，減少了起鉆次數(shù)和生成穩(wěn)定液體所需的化學(xué)物質(zhì)量，每加侖減阻劑的平均成本可降低約30%。
聚丙烯酰胺在行業(yè)定價上競爭非常激烈，我們可以進(jìn)一步降低摩擦減速器的成本。
聚丙烯酰胺通常被描述為摩擦減速器的關(guān)鍵成分。供應(yīng)商還會添加一些成分來創(chuàng)造一種穩(wěn)定的液體，以及其他被認(rèn)為可以提高性能的成分。DCS將干聚合物送到井架上就地混合，唯一的其他成分是客戶提供的水。
范多梅倫說：“這是一家私營公司的制勝戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，即使在去年的經(jīng)濟(jì)衰退期間也迅速增長。DCS將混合裝置的數(shù)量從1個增加到16個，干聚合物的銷量也從10%增加到90%。”
約翰布萊文是該公司的客戶之一，他是休斯頓Hibernia Resources III公司的首席運(yùn)營官，也是該公司的早期采用者之一，他撰寫了一篇關(guān)于在壓裂過程中現(xiàn)場制造減摩擦劑的論文的主要作者。
聚合物是聚丙烯酰胺。當(dāng)布萊文與DCS合作開發(fā)一口井時，他直接從少數(shù)幾家根據(jù)他的規(guī)格生產(chǎn)聚合物的化學(xué)公司之一購買。DCS發(fā)票上的價格將是每磅的價格，包括聚合物和服務(wù)的成本。
該論文在非常規(guī)資源技術(shù)大會(URTeC)上發(fā)表，其中包括一個圖表，顯示了各個階段的成本，與使用液體壓裂的類似階段相比，干壓裂階段的平均成本要低27%至31%。
對于Blevins公司來說，這種混合物的簡單性是一個優(yōu)勢，因?yàn)樵摴咎貏e關(guān)注化學(xué)物質(zhì)在井下可能發(fā)生的反應(yīng)。
他說:“在向地下泵入任何東西之前，我們進(jìn)行了6個月的研究，以確保我們擁有正確的壓裂添加劑組合。”“我們確實(shí)研究了幾乎每口井和每一個著陸點(diǎn)，以確保使用的化學(xué)品兼容。”
混合的結(jié)果
干粉只占減速器市場的一小部分，但它正在增長。
那些銷售干粉混合劑的公司必須回應(yīng)基于早期失敗的擔(dān)憂。該行業(yè)的先驅(qū)者證明，簡單地將減摩劑和水混合在一起，就會使設(shè)備產(chǎn)生粘性，迫使壓裂作業(yè)停止。范·多梅倫稱：“你不能把它像瓜爾一樣扔進(jìn)水里，把聚丙烯酰胺和水放在一起可能會導(dǎo)致“聚合物團(tuán)塊，會堵塞泵和攪拌機(jī)。”
URTeC的論文描述了DCS設(shè)計(jì)的粉末輸送和混合裝置，這些裝置安裝在卡車拖車中。對DCS所做的工作的描述說明了很難可靠地交付一個平滑的混合。
范多梅倫表示，這需要一個高能混合過程。DCS的方法依靠一個利用伯努利效應(yīng)的噴嘴來產(chǎn)生真空，將粉末吸入，并將其與一定量的水結(jié)合，形成濃縮液體。在壓力泵送過程中，濃縮液根據(jù)需要流入壓裂混合器。
裝干聚合物的拖車包括一個濕度控制單元，以確保聚合物不會結(jié)塊。水的攝入可以提供實(shí)時的化學(xué)分析，因?yàn)樗慕M成可能會改變，從而影響性能。
到目前為止，DCS已經(jīng)混合了3500萬磅聚合物，每磅聚合物可以產(chǎn)生2.5加侖的濃縮減摩劑。范多梅倫表示，他們已經(jīng)完成了Permian、Haynesville、Oklahoma和Eagle Ford的作業(yè)，幾乎沒有停工期。
雖然該公司沒有報告其作業(yè)的停機(jī)時間，但Blevins表示，在Hibernia進(jìn)行的110天壓裂作業(yè)中，只有2小時的停機(jī)時間是由于該系統(tǒng)造成的。
圖2 井下化學(xué)解決方案設(shè)計(jì)的裝置可以輸送干聚合物，并在現(xiàn)場進(jìn)行混合，從而在壓裂過程中持續(xù)提供減摩劑。來源:井下化學(xué)溶液。
在壓裂過程中生產(chǎn)流體，使得Hibernia壓裂團(tuán)隊(duì)可以在泵送過程中調(diào)整減摩劑的性能，即使裂縫中的數(shù)據(jù)沒有達(dá)到預(yù)期。在一個PAD上，Blevins說性能非常差，hibernate停止了工作，用一種不同的聚丙烯酰胺粉末來完成工作。
“我們的水域發(fā)生了變化。結(jié)果表明，我們的減摩劑并沒有產(chǎn)生與之前階段相同的減摩效果，從那兒開始，工作按計(jì)劃進(jìn)行。”Blevins并補(bǔ)充道。
Blevins公司在現(xiàn)場混合聚合物時，為減少摩擦，每加侖的聚合物用量大大減少。他認(rèn)為，這可能是因?yàn)橐后w混合物中的液體會在軟管上形成殘留物，留下一些聚合物。他擔(dān)心液體減摩劑的某些成份是否有缺點(diǎn)。
不間斷運(yùn)行中
Van Domelen認(rèn)為將聚合物與由礦物油和水制成的乳化液混合液體沒有問題，而DCS出售這種乳化液。他表示，有些液體是懸浮液——聚合物在一種包括懸浮劑、表面活性劑和分散劑的液體中傳遞。考慮到其中一些稱份可能會對地層造成損害，減摩劑可能造成的產(chǎn)量損失遠(yuǎn)小于瓜爾，而瓜爾已被該公司大量取代。
改用干聚合物在一定程度上簡化了采購。DCS提供的選擇是基于化工公司提供的聚丙烯酰胺的范圍，選擇是多種多樣的。聚合物分子有不同的尺寸，這有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，陽離子和陰離子電荷可以影響破壞性反應(yīng)的風(fēng)險，每一個變量都是價格的因素。
與添加劑制造商提供的配方范圍相比，這些變量是有限的。這些制造商銷售定制的(通常是專利的)混合物，其中含有承諾能提高性能的成分。
Rockwater Energy Solutions公司是添加劑生產(chǎn)商之一，該公司技術(shù)副總裁Brian Price表示，需要權(quán)衡成本節(jié)約對壓裂井性能的影響。他說:“這又回到了特定領(lǐng)域的適用性上。”
對于作業(yè)者來說，衡量油井效果的唯一方法就是進(jìn)行現(xiàn)場測試。就連喜歡使用聚合物粉末的布萊文也毫不掩飾。Hibernia最近一直在測試一種液體摩擦減速器。布萊文斯沒有談?wù)摻Y(jié)果，但他表示，他希望今年晚些時候回到干摩擦減速器。
他想知道在二疊紀(jì)Midland盆地現(xiàn)場混合干粉壓裂的井是否比使用液體壓裂的井表現(xiàn)更好。到目前為止，這只是一種直覺。
布萊文稱，有些東西與生產(chǎn)有關(guān)，我們還沒有得到分析。我認(rèn)為我們正在看到產(chǎn)量更好的油井，但現(xiàn)在下結(jié)論還為時過早。
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