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壓裂技術(shù)改造的目標旨在提高設(shè)備的耐久性，優(yōu)化支撐劑充填效率。壓裂新工藝的目標則在于降低維護成本， 減少環(huán)境破壞。“ 石 油 天 然 氣 工 業(yè) 減 少 非 生產(chǎn) 時 間（NPT） 和 增 加 非 常 規(guī) 資源 生 產(chǎn) 的 目 標， 正 在 推 進 水 力 壓裂 技 術(shù) 的 演 化。 特 別 是 當(dāng) 運 營 商達到非常規(guī)生產(chǎn)的自然物理極限時，對優(yōu)化壓裂工藝的需求不斷增強”EvercoreISI 石油服務(wù)設(shè)備和鉆 井 公 司 的 高 級 常 務(wù) 董 事 JamesWest 表示。
 
West 表示，運營商還致力于提高設(shè)備的耐久性，以應(yīng)對更為苛刻的壓裂作業(yè)。這包括發(fā)動機技術(shù)和傳動技術(shù)的進步。許多服務(wù)公司也在其設(shè)備中實施預(yù)測分析，以更好地進行維修作業(yè)。West 表示，希望新一輪的技術(shù)進步能夠解決壓裂泵的問題，由于泵送的是腐蝕性物質(zhì)，使得壓裂泵磨損較快。West 解釋說：“設(shè)備的平均壽命從四年至五年上升到七年。”除此之外，目前的定價水平還不被支持，設(shè)備回報率低于大多數(shù)公司的資本成本，這是由于維修費用較大造成的。在這里，鉆井承包商與幾家公司談?wù)撟罱膲毫鸭夹g(shù)進展，其中包括支撐劑和轉(zhuǎn)向劑的革新。
 
簡單耐用
 
2018 年，PackersPlus 公司正在尋求一種更簡單、成本更低的方法，來創(chuàng)造裂縫。該公司在現(xiàn)場測試完井系統(tǒng)，提供套管鉆孔和無套管中多分段數(shù)，而這不需要磨銑段塞或球座。PackersPlus 公司的 TrxQuixPi4套管已在 2016 年 1 月份推出，旨在解決射孔集群帶來的儲層改造低效問題。近年來，石油和天然氣公司轉(zhuǎn)向每個井段中多個射孔群集，希望通過改變射孔的大小或密度來獲得流體分布。利用擠水工藝技術(shù)，即完井工程與材料科學(xué)相組合，在工具的彈性極限內(nèi)發(fā)揮作用，QuickPORTIV 套管可以在一個井眼中打開多個入口點，從而允許井筒中流體均勻地分布。它的射流用碳化鎢加強，以確保在壓裂改造過程中的入口點不被沖蝕。如果用普通鋼材套管，最初的流體在改造過程中往往會沖刷掉，所以井下的射孔不會進一步得到處理。”
 
降低成本，增強耐用性
 
Weir 石油天然氣公司認為壓裂技術(shù)的未來主要取決于降低設(shè)備的維修總成本。“今天我們看到的變化是周期的約束。”Weir 公司的壓力泵組工程和產(chǎn)品管理經(jīng)理瓦格納說：“目前在較高壓力下長時間地泵送更多的砂會對設(shè)備造成損害。”在經(jīng)濟低迷時期，公司董事會也采取了強有力的措施來降低成本。瓦格納說：“但這種推動不僅僅是為了減少設(shè)備支出，而是為了找到更有效的方法來完成工作。”“經(jīng)濟衰退迫使行業(yè)花費大量時間去了解設(shè)備正常運行時間與可靠性，以及影響效率和應(yīng)對油價下跌的能力。”為了滿足這一需求，Weir 石油天然氣公司在 2017 年的海洋技術(shù)大會上推出了簡化 Frac Iro 系統(tǒng)。
 
該系統(tǒng)旨在減少水力壓裂現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量。該系統(tǒng)包括預(yù)裝組件，減少了裝配時間和所需的現(xiàn)場技術(shù)人員數(shù)量。它還有 77-in. SPM 隔離閥和定向閥，其中包括用于安全遠程操作的液動裝置，將管道連接的數(shù)量從 100 減少到 12，滲漏的可能性減少了 88%。與其他設(shè)計相比，該系統(tǒng)可以減少大約 70% 的管道侵蝕。今年，該公司推出首個 7-in.旋塞閥和 7-in. 止回閥。這些閥門首次安裝在設(shè)備上。該 系 統(tǒng) 由 垂 直 的 歧 管、OSLfrac 連接和 Frac 組成，這減少了所需的連接數(shù)量。壓裂連接組件減少非生產(chǎn)事件和人力成本，同時提高安全性。
 
今年，該公司計劃推出幾項新的密封閥和旋塞閥，以防止泄漏，允許進行更安全、更長久的操作，還有 2250XL 泵和新的流體端技術(shù)。此外，Weir 石油天然氣公司正在與客戶合作，幫助他們更有效地使用他們的數(shù)據(jù)，允許客戶與 Weir公司的算法進行交互，使他們當(dāng)前的系統(tǒng)更加智能化。“我們正在與客戶合作，我們對組件故障期間發(fā)生的事情是有預(yù)先了解的，這使我們客戶的現(xiàn)有系統(tǒng)能夠比以前執(zhí)行更多的功能。”
 
優(yōu)化支撐劑充填
 
CARBO 的 全 球 工 程 總 監(jiān) 特里·帕利希（Terry Palisch）表示，目前他們?nèi)栽谂α私庥卸嗌僦蝿┍挥蜌獠叵摹，F(xiàn)在石油天然氣行業(yè)必須將重點放在非常規(guī)油井的長期產(chǎn)能上。在這種環(huán)境下，成本削減依然是關(guān)鍵，該公司看到了客戶對基于砂產(chǎn)品的巨大轉(zhuǎn)變。然而，這一轉(zhuǎn)變也引發(fā)了關(guān)于可持續(xù)發(fā) 展 和把 2,000~3,000 萬磅的砂輸送到井中的矛盾。例如，在一些地區(qū)缺乏高質(zhì)量的砂，以及在壓裂過程中使用化學(xué)品， 都面臨著挑戰(zhàn)。處理返排水也帶來了挑戰(zhàn)，如運送砂到施工地點所需的卡車數(shù)量也是問題。
 
通 過 用 低 密 度 陶 瓷 支 撐 劑CARBOAIR 替代砂體，該公司認為運營商可以在井筒中進一步運輸 支 撐 劑， 比 通 常 使 用 的 水 會 少25%~30%，從而減少了水力壓裂作業(yè)對環(huán)境的影響。CARBOAIR 在2017 年作為新的支撐劑被推出。CARBOAIR 是一種超低密度陶瓷支撐劑，具有化學(xué)工程的內(nèi)部孔隙度和 2.0 的比重，與砂相比，可提供 30%~40% 較慢的沉降速率。根據(jù) CARBO 的研究，該支撐劑減少了水消耗，降低了返排處理成本。目前，支撐劑檢測技術(shù)是在井筒中使用伽馬射線技術(shù)或中子測井技術(shù)，可以看到含有放射性的或非放射性的示蹤劑。然而，這種技術(shù)只能在 18~24in. 的井筒內(nèi)檢測支撐劑的位置。它是用井筒里的一個測井曲線來測量的，這可以在任何深度的儲層中進行。
 
QUANTUM 技術(shù)旨在發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電性的支撐劑，到目前為止，支撐劑的深度達到 10,000ft，盡管目前我們還不知道它的極限是多少，但它可以用位于井口周圍表面的傳感器測量。CARBO 公司利用電磁、表面電場和磁場傳感器等方法，以及一種特殊配方的支撐劑，在西德克薩斯、馬塞勒斯和斯塔克油井進行試驗。CARBO 目前正在進行第五次試驗，并希望這是對該支撐劑進行的最后實地試驗。