• / 11
  • 下载费用:10 下载币  

值得关注的国际石油工程前沿技术_

关 键 词:
地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
石油科技论坛 · 2012 年第 5 期环球石油8 微震监测 ( 技术微震监测 ( 技术是通过观测、 分析生产活动产生的微小地震事件来监测生产活动的影响、 效果及地下状态的地球物理技术, 能够记录水力压裂、 储层沉降以及水、 蒸汽和二氧化碳注入等增产措施产生的微弱地震波, 并通过数据处理和解释, 生成 4D 图像, 获取裂缝形状、 方位、 连通性、 密度以及裂缝发育过程的详细信息, 主要用来解决油气藏增产措施监测和油气藏动态监测问题。微震监测通常采用井下和地表两种方式采集数据, 基本步骤包括方案规划、 设计与评价, 现场部署实时监测, 后期室内数据处理、 分析、 解释和模拟。 其中, 井下监测 (图 15 ) 是当前微震监测的主要方式,适合短期和长期监测, 目前这项技术被许多服务商掌握 ; 地面监测则适合短期监测, 目前仅有 震监测技术在石油工业中的主要作用包括 : 减少油气藏模型的不确定性, 优化增产方案, 提高产量 ;实施矿区探边作业, 探测远离井眼的天然裂缝, 确保在压裂期间避开断层 ; 检测可能出现的井下作业故障。 微震监测技术能够大大缩短和降低储层监测的周期与费用, 对油气田开发中的水平井网优化布置、 提高采收率、 降低开发成本具有指导性意义。近年来, 微震观测装备和方法不断进步, 监测质量不断提高, 微震监测技术已经成为非常规油气资源开采不可缺少的关键技术之一。 该技术结合油气藏地震模型已在美国页岩气、 致密砂岩气开采活动中实现规模化应用, 取得了良好的效果。 采用微震技术对水力压裂增产措施进行监测, 成为延长油气田寿命的一个重要手段。 目前, 斯伦贝谢、 哈里伯顿、 威德福等值得关注的国际石油工程前沿技术 (Ⅱ)摘   要 : 油气资源特别是非常规、 深层、 深水和北极油气资源的高效开发越来越依赖于技术进步, 特别是工程技术的进步。 进入 21 世纪以来, 国外石油工程技术发展很快, 涌现出了一批重大关键技术和前沿技术, 文章对其中 18 项技术进行了概述, 其中包括旋转导向钻井技术、 控压钻井技术、 深水钻井技术、 智能钻杆、 连续起下钻及连续循环钻机、 折叠式连续套管等, 这些新兴技术值得我国业界高度关注。关键词 : 石油工程 关键技术 前沿 物探 测井 钻井 压裂桂清 张焕芝 李晓光 田洪亮 郭晓霞中国石油集团经济技术研究院文章审定人 : 吕建中、 何艳青、 李万平。第一作者简介 : 杨金华, 1963 年生, 学士, 高级工程师, 长期从事国外石油钻井技术信息调研。 5 井下微震监测示意图水力压裂井 监测井储层水力压裂微地震36(续上期)2012 年第 5 期 · 石油科技论坛杨金华 等 : 值得关注的国际石油工程前沿技术 (Ⅱ)综合技术服务公司, 物探技术公司, 以及 专业微震监测服务公司, 都已实现微震监测技术的商业化服务 (图 16 )。微震监测技术是一项服务前景十分广阔的高新技术。 目前从国际上来看, 微震监测技术的工程应用、 经验积累越来越多。 在今后的非常规资源勘探开发中,永久安装的近地表微震监测将逐渐成为重要的微震监测方法, 这种特殊的安装方式将通过提高采收率与生产效率, 进一步推动非常规资源的开发进程。9 无缆地震采集 ( 技术无缆地震采集 ( 简称 是指无需电缆连接, 通过模拟或数字检波器将记录数据传输到采集站, 每个采集站可接收单道或三道地震数据, 大幅度提高了采集道数, 突破了常规电缆采集系统在生产中的约束, 提高工作效率, 降低环境影响, 是当前地震采集的一个重要发展方向。 无缆地震采集系统受地形影响较小, 更加适合在人员无法进入、 人口密集或环境敏感及电缆易于毁损的区域作业。目前国际上约有近 10 家公司推出了无缆数据采集系统, 主要有基于无线电的无缆系统和独立节点采集系统。 其中 司的 统和 司的 统是独立节点采集系统, 其他是基于无线电的无缆采集系统, 通过台站存储记录的数据。应用较广泛的当属 司的 统 (图 17 )、司的 统 (图 18 )。 与常规电缆采集装备相比, 无缆地震采集系统具有以下优势 :( 1 ) 减少系统重量, 降低勘探成本。 无缆系统去图 16  司埋置阵列微震监测服务示意图除了电缆的负担, 能最大限度地减少电缆重量。 与普通的陆上地震勘探相比, 操作费用能降低 20% 以上。( 2 ) 提高操作效率。 无缆地震采集系统无需进行常规采集系统的电缆铺设、 故障查找和维护等高强度人力劳动, 能有效提高人力劳动和后勤工作的效率。( 3 ) 降低 险。 由于减少了繁重的电缆及人力劳动, 无缆地震采集给地震队所带来的健康及安全风险就相应地减少, 同时也降低了电缆对自然环境造成影响的可能性。( 4 ) 改善系统的可用性。 电缆系统的结构方式令数据在传输过程中一定要具有延续性, 如果一个接收站不能传输数据, 就会导致整条测线都无法接收到数据。 而无缆系统采用远程采集单元 ( 进行探测,各个单元能够独立接收信号, 不存在这种延续性问题。 此外, 无缆地震系统克服了常规电缆系统故障检测、 试错等缺陷。 同时随着站数的增加, 生产性能也得到提高。无缆地震采集技术已经成为地震采集技术一个重要发展方向, 尽管短期内还不能取代电缆采集系统,但是无缆地震系统作为一种辅助技术, 与电缆采集系统联合应用, 根据不同的地形条件采用不同的排列结构, 在电缆观测系统上布设节点式无缆采集系统, 不仅能够提高采集效率, 还可节约采集成本, 对于在多目标勘探区域进行勘探具有重要作用。 未来无缆采集图 17  统 集站图 18  司的 统和 统无线电野外测站野外测站机框中央系统远程中心测站命令与控制系统电源组转录器… 2012 年第 5 期环球石油系统将在超高密度采集中大规模应用, 以降低勘探成本, 提高采集效率。 有实力的物探技术服务公司的研发与竞争, 无疑加快了无缆采集技术的商业化进程。10 高密度宽频地震勘探 ( 技术高密度宽频 ( 地震数据的采集与处理是实现高精度地震勘探的重要方法之一, 它能够获得薄层和小型沉积圈闭的高分辨率图像, 并实现深部目标体的清晰成像, 同时提供更加稳定的反演结果。 此外, 宽频频谱还提供高分辨率无旁瓣干扰的子波, 可以给出更多的地层结构及细节信息, 大大提高地震资料的解释水平, 有利于更快、 更准确地自动拾取层位,甚至可以用来指导岩性和流体的直接检测。 目前 、 司和 公司相继开展了宽频地震勘探的研究与应用, 其中 宽频技术服务应用最为广泛。司的宽频地震勘探技术方案 (包括海上 陆上 海底 处理 4 种技术方案), 采用单点激发、单点接收、 室内组合处理的方式, 提供了高品质地震数据, 增加了频谱信息, 提高了信噪比与分辨率, 改进了照明, 增加了覆盖次数与采集道数, 没有采集排列的影响, 实现了万道高密度、 宽方位地震勘探。 目前已经在全球很多地区采集了宽频地震资料, 结果显示, 在各种情况下, 低频端和高频端频谱的拓宽均显著地提高了地震资料的成像质量。上宽频地震解决方案 (图 19 ) 能够产生、 记录并处理 围内的超低频信号, 并提供一个倍频宽于常规地震资料的频谱, 尤其改进了对盐下、 玄武岩下地质环境的穿透力和照明, 为地震资料解释提供了依据, 提高了地震资料的解释水平。术方案已经在全球多个不同水深及不同地质条件的地区进行了数据采集, 其 2D 、 3D 数据及弹性反演数据都比常规地震勘探有明显改进。上宽频地震技术方案采用同步震源技术, 大大提高了现场生产效率 ; 结合 频可控源扫描技术, 充分利用低频信息为深部目标提供更好的照明, 为油藏描述和反演提供全面信息, 更好地解决了薄层、 小断层等复杂构造及非常规勘探的难题 ;适合宽方位观测系统, 更精确地进行裂缝和应力描述。海底宽频采集方案采用海底电缆、 光纤系统, 以及节点采集系统进行海底地震勘探, 获得高保真多分量宽频海底地震数据。 纤 4 分量采集系统进行永久油藏监测具有更好的数据质量和更好的重复性。 在数据处理方面, 理平台已经成为业内处理与成像的标准, 联合了室内组合静校正 ( 、 波衰减技术、 初至波层析成像技术、 Q 补偿叠前深度偏移 ( 等先进的处理技术, 最大限度地保护初始信号的全频信号, 衰减噪声, 提高空间和时间分辨率。单点激发、 单点接收的高密度宽频地震勘探技术目前已形成包括激发、 观测系统设计、 宽频数据处理与解释一整套宽频地震技术方案, 应用范围涉及海上、 陆上、 海底, 应用效果良好, 提高了数据品质, 改进了深部复杂构造、 浅层构造及小圈闭的成像质量,未来应用前景广阔。11 逆时偏移成像 ( 技术逆时偏移成像技术 ( 简称 是实现复杂构造精确成像的先进技术, 但它并不是一个新概念, 长期以来受到计算能力、 成本及计算时间的限制, 未能在业界得到广泛应用。 随着计算机性能的不断提高, 解决了庞大的存储空间需求和计算量问题, 三维地震勘探中逐步得到应用, 成为目前理论最完整、 成像精度最高的偏移成像方法,也是解决复杂构造成像问题最有效的手段。术是一种无算子逼近的波动方程偏移技术,图 19  常规技术振幅谱对比382012 年第 5 期 · 石油科技论坛理论上无倾角限制, 可以成像回转波、 多次波、 棱镜波、散射波等各种体波, 能够使用偏移校正所有地质倾斜,包括超过 70 °的倾斜和垂直倾斜, 并获得更精确的振幅等动力学信息, 具有良好的保幅性, 实现保幅成像。 相对其他偏移方法而言, 用双程波动方程, 避免对波动方程的近似, 基于时间逆时外推对波场进行重构,可以更好地对复杂速度场进行更细化、 更精确的估计。逆时偏移与其他深度偏移方法 (比如 : 克希霍夫偏移、 波束偏移、 单程波动方程偏移) 相比, 它能够在最复杂的地质环境中适当地传播声波波场, 生成更高品质的盐下成像 (表 1 )。目前, 国外公司都已经实现了 术及各向异性逆时偏移 ( 技术的商业应用 (图 20 、 图 21 )。 司在逆时偏移技术与方法研究方面始终保持着世界领先水平。 2010 年, 中国石油东方地球物理公司也开发了逆时偏移技术与软件系统, 打破了国外的垄断, 在逆时偏移成像方面已经达到了国际先进水平。术已经在美国墨西哥湾、 巴西海上等多个项目中进行应用, 有效提高了盐下和盐丘两翼构造成像。 该技术的发展趋势是全波成像和快速成像。 原则上, 逆时偏移是实现全波场偏移成像的最佳方法, 可以发展为真振幅逆时偏移。 随着并行计算机及高性能集群技术的快速发展, 以及高精度速度分析与建模技术的不断进步, 使得计算需求和速度场对 制约逐步减小。 改进后的 术, 在计算效率上获得突破, 全波场逆时偏移技术终将实现。12 井下流体实验室 ( 下流体实验室 ( 简称 是指模块式动态地层测试器中的流体分析器 (图22 ), 可以在地层条件下实时测量流体性质, 深入了解流体及油藏的复杂性, 了解油藏的分隔与连通情况,解决在样品采集、 回收和运输期间流体混合或发生变化而导致关键信息缺失或延误生产决策等一系列问表 1 各种偏移方法的优劣势比较项目 克希霍夫 高斯束 ( 控制束 ( 单程波动方程偏移 ( 双程波动方程偏移 ( 多路径 √ √ √ √复杂构造 √ √ √√ √√√陡倾角 ( >90 °) √ √ √√ √√提高信噪比 √√相关振幅谱 √√ √ √ √√输出道集 偏移距 偏移距 偏移距 方位角 方位角各向异性 1  ) 与 右) 结果对比 :成更加连续的盐下成像图 20  术与常规单程波动方程叠前深度偏移效果比较39图 22 斯伦贝谢公司的井下流体实验室示意图光源 荧光检测器 压力和温度传感器 实时流体密度传感器光栅光谱仪滤波阵列光谱仪电阻率传感器未来传感器预留空间流体流动杨金华 等 : 值得关注的国际石油工程前沿技术 (Ⅱ)E 2012 年第 5 期环球石油题, 协助完成井位部署、 开发方案制定、 完井策略和地面设施设计, 是提高油气勘探与开采效率、 降低作业风险与成本的有效手段。目前, 多数大型服务公司都通过光学或核磁共振等不同的流体分析方法提供不同形式的井下流体分析服务。 用光、 声、 电、 核磁共振等一系列传感器获取流体性质, 烃类物质测量的基础是基于可见光和近红外 ( 光的光谱仪, 利用流体的光吸收性质以及不同材料的光散射性质识别流体组分( C 1 、 C 2 、 C 3~5 、 C 6 + 、 ), 计算气油比 ( 、 相对沥青含量和水含量。 其他测量参数包括 : 电阻率 (如果流体是水)、 电容、 声速、 流体密度与黏度、 氢密度、泡点压力、 流体压缩性、 水平渗透率、 垂直渗透率及渗透率各向异性 ( K v / K h )、 、 折射率、 荧光性。井下流体分析具有许多优点, 主要包括 : ①证实与对比压力梯度, 指导密度测量 ; ②提供渗透率测量结果 ; ③识别层间流体组分变化, 了解油藏分隔情况 ;④减少对 验结果的依赖 ; ⑤区分原生水、 注入水与水基钻井液滤液, 区分地层中的油气与油基钻井液滤液 ; ⑥监测样品污染程度, 优化流体采样程序, 节省钻机时间与成本。发展方向主要是实现随钻井下流体分析及研发新的测量方法。 目前, 服务公司可以随钻测量压力剖面, 未来会实现随钻井下流体分析, 随钻测量可以降低钻井液滤液侵入对测量精度的影响。 新的测量方法正在研究之中, 如测量流体黏度和其他组分含量的新方法。 黏度对流体开采具有重要作用, 地面测量受多种因素影响, 导致结果不准确或无法使用。 为了更好地了解油藏并使产量最大化, 油藏工程师需要利用黏度测量结果在因压力和温度变化发生相变之前分析流体在油藏中的流动。 随着 术的进一步发展与完善, 预计将来会出现井下岩石物理实验室、 井下岩石力学实验室及井下生产动态实验室, 从而全面提高油气勘探与开采效率, 降低作业风险与成本。13 油藏纳米机器人 ( 藏纳米机器人 ( 是一种了解井间基质、 裂缝和流体性质以及与油气生产相关变化的全新技术, 突破了现有测井和物探技术在探测范围或分辨率上的限制, 对发现和开采当前存储于地下大量的剩余油具有重要作用, 一些大型油公司、 服务公司及研究机构相继投入油藏纳米机器人的研究。 沙特阿美石油公司继 2007 年提出油藏纳米机器人的概念之后, 2008 年完成向油藏注入并回收纳米机器人的可行性研究, 2010 年成功进行了油藏纳米机器人的现场测试。 受石油公司资助, 美国莱斯大学已经制造出油藏纳米机器人 ( 。油藏纳米机器人是能够在纳米空间进行操作的“功能分子器件”, 大小不足人类发丝直径的 1/1000 , 通过注入水进入油藏, 在地下旅行期间探测岩石及所含流体的性质, 并将信息存储起来或实时传送到地面,在生产井中随原油产出并被回收, 以便提取机器人携带的储层及流体信息。 其测量的储层参数包括 : 压力、温度、 渗透率、 孔隙度、 岩石应力, 以及油、 气、 水及流体界面、 流体黏度与饱和度等流体参数。 测量的垂直分辨率要高于测井和岩心分析, 探测范围介于测井与地震勘探之间 (图 23 ), 非常有助于油藏表征。 在油气勘探与开采中具有多种应用 : 辅助圈定油藏范围, 绘制裂缝和断层图形, 识别和确定高渗通道, 识别油藏中被遗漏的油气, 优化井位设计和建立更有效的地质模型。图 23 纳米机器人探测深度与范围示意图40目前, 从事油藏纳米机器人研究的机构主要有沙特阿美石油公司和先进能源财团 ( 。 斯伦贝谢等 10 家大型油公司和服务公司组成, 每年投资数百万美元, 致力于利用纳米技术勘探与生产油气, 研发地下微机器人和纳米机器人, 在三维空间表征油藏及其所含流体。 油藏纳米机器人的研发取得了令人瞩目的进展, 但仍有许多技术难题有待解决 :2012 年第 5 期 · 石油科技论坛( 1 ) 机器人的部署。 如何将机器人送入油藏, 在无流体动力或与流体动力方向相反的情况下如何使机器人在油藏中运动 (有源或无源), 如何为有源机器人提供动力并使其向需要的地点推进, 如何实现机器人在非均质油藏中的均匀分布, 在恶劣环境下如何保护机器人, 如何回收机器人 (无源情况下)。( 2 ) 遥测及定位。 如何从数百万个机器人中实时提取数据 (通讯及采集), 如何确定每个机器人的空间位置以及采集数据的时空地理定位。( 3 ) 数据采集。 如何探测被绕过的油气 (经常在流动通道之外), 如何增加机器人的探测深度, 如何读取数据。( 4 ) 数据处理。 如何有效处理、 分析和使用采集的数据, 有效开采油气。虽然目前的油藏纳米机器人尚无探测能力, 是需要解决的首要问题, 但一些科学家认为, 油藏纳米机器人的前景非常广阔, 可以提供近乎无限的可能性,有助于延长油气田开采期限。14 三维成像测井 ( 3D 术三维成像测井 ( 3D 是一种采用阵列传感器进行测井的技术, 它通过在井下采集大量丰富的地层信息, 应用图像处理技术得到井壁二维图像或井眼周围某一探测范围内的三维图像, 使人们对地下情况的认识更加直观, 三维成像测井是测井技术进步的一次大飞跃。 在资源储层物性及构造形态越来越复杂化的今天, 这项技术为降低油气勘探开发风险与不确定性, 优化油气开采, 更好地了解地下油藏的性质提供了一种良好的手段。 各大测井服务公司相继推出了成像测井、 三维成像测井或电缆测井扫描系列, 包括电阻率、 声波 (超声波)、 核磁、 介电等扫描器及流动扫描器等。 哈里伯顿和贝克休斯公司均推出了感应等三维成像测井仪器。电阻率扫描器具有 6 个三轴阵列和 3 个单轴阵列,在多个深度上测量地层的水平和垂直电阻率, 实现了真正的 3D 测量, 提高油气饱和度的评估精度, 特别是在薄互层和各向异性地层。声波扫描器采用多个单极和偶极传感器, 在方位、 轴向及径向上测量地层的纵波、 横波和斯通利波(图 24 ), 评价地层固有的各向异性及应力所致的各向异性, 有助于降低钻井成本,提高油气产量和采收率。核磁扫描器具有多个测量天线, 在多个频率上同时完成多个测量, 主要用于识别流体类型及确定油气饱和度分布。介电扫描器进行多频介电频散测量, 直接测量含水体积和岩石结构, 精确量化剩余油气体积、 阿尔奇公式中的 m 和 n 指数以及储层的离子交换能力 ( 。流动扫描器由光学探头、 电学探头和转子流量计组成, 在混相或循环流情况下提供流动剖面和三相流量信息, 优化三相流生产测井, 使大斜度井或水平井中的多相流测量有质的改善。成像测井使油藏描述更加准确, 特别是可以对薄层及薄互层、 复杂岩性及裂缝等复杂结构的油气藏进行评价, 提高复杂油气藏的勘探和开发效益。 根据预测, 使用成像测井技术进行油气勘探开发与使用数控测井技术相比, 可提高 10% ~ 20% 的油气储量。 在浊积岩中, 与常规分析相比, 新的三维感应测量可以多识别 45% 的净产层。 随着成像测井技术的不断发展与完善, 其在油气勘探与开发中的作用也将进一步得到发挥。15 随钻地层流体分析与采样 ( 术随钻地层流体分析与采样 ( 简称 是一项非常适合于高成本钻井环境下采集地层流体样品的技术, 它通过随钻地层流体采样器在停钻时分析并采集地层流体样品, 钻进时有助于降低偶发事件成本、 精确控制过压和当量循环密度、 提高井壁稳定性及加强井控, 可以在钻开地层的数小时 (而不是数天) 内采集到多个图 24 声波扫描测量示意图41杨金华 等 : 值得关注的国际石油工程前沿技术 (Ⅱ)石油科技论坛 · 2012 年第 5 期环球石油流体样品, 降低钻井液滤液侵入的影响, 得到更清洁的样品。 目前, 哈里伯顿、 斯伦贝谢和贝克休斯等公司均推出了各自的随钻地层流体分析与采样仪器。 应用这项技术, 可省去钻后电缆流体采样作业, 大大节省钻机时间和成本, 加速油藏表征的进程。 随钻地层流体采样器通常采用模块式设计, 主要由抽汲 (含流体分析) 模块、 样品模块、 动力模块组成 (图 25 )。 每个采样单元有数个 ( 4 或 5 ) 样品室 (容积可调, 最大为 1779 )。 每个仪器可以配置 3 或 4 个采样单元, 共计 15 或 16 个样品室。 取样罐的内部设计采用氮气缓冲技术, 可以采集并在地面压力达 20000lb/ 的情况下保存井下样品, 避免气体逸出或沥青和石蜡沉淀(图 26 )。 终端模块含通往井眼的出口, 提供与采样器之上其他井下仪器的通讯和动力。 采样器配有闭环控制系统, 结合实时井下压力分析, 完成重复压力测试。不同深度的地层压力测试可以得到地层流体梯度, 从而确定流体界面 (油、 气、 水)。 采样仪器可以置于 与其他 器共享仪器内部通讯工具,利用钻井液脉冲发生器实时向地面传送数据, 用下行系统从地面向仪器传送指令。 为了实时分析流体性质并监测样品污染程度, 抽汲模块中配有流体性质测量传感器, 目前的测量参数包括温度、 压力、 光折射率、声速、 流体密度和黏度等, 用于区分气、 油、 油基钻井液以及地层水和注入水, 分析地层流体污染情况。将来还会增加电阻率和电容等传感器。 采样器的额定温度和压力分别为 150 ℃和 20000 lb/ 。目前, 国外一些大服务公司已经完成了随钻地层流体采样技术的现场测试。 与常规电缆采样相比, 该技术显现出如下优势 : ①大幅度降低作业成本, 提高效益 ; ②提高快速表征流体变化以及指示油藏分隔情况的能力 ; ③具有优化井眼位置以及在油藏寿命期内使产量最大化的潜力 ; ④极大地促进更加复杂油藏的勘探与开发。随钻流体分析与采样技术将像电缆流体分析与采样技术一样, 出现更多的流体测量方法, 向随钻井下流体实验室方向发展。16 高导流能力压裂 ( 技术高导流能力压裂 ( 是一种有别于常规依靠支撑剂形成压裂裂缝导流能力的全新流动通道压裂技术 (图 27 ), 斯伦贝谢公司历时 7 年进行技术论证、研发和先导试验, 2010 年投入商业化应用, 目前正在全球推广。 据称, 这项技术可以从根本上改变形成裂缝导流能力的方式, 在压后裂缝的支撑剂充填层内建立稳定的流动通道, 减小裂缝对油气的流动阻力, 增加有效裂缝长度, 在油藏和井筒之间实现无限导流能422012 年第 5 期 · 石油科技论坛力, 进而提高产能和采收率。传统压裂方法提高裂缝导流能力主要依靠提高支撑剂的圆度和强度、 降低支撑剂粉碎率和胶化载荷,这些方法都是基于提高支撑剂充填层的渗透率。 而裂方法依靠独特的支撑剂注入模式、 射孔策略、 特殊材料和施工设计相结合, 彻底改变水力压裂技术的面貌, 消除裂缝产能和支撑剂渗透率的关系,形成具有无限导流能力的油气通道 (表 2 )。 油气流经稳定的通道而不是支撑剂充填层, 这样有效裂缝长度几乎等于裂缝半长, 传导能力可以提高几个数量级,因此可以达到增产和提高油气采收率的目的。术适用于固结岩石的压裂处理, 可以是单层压裂或多层压裂, 适用地层温度范围为38~121 ℃。 该技术成功实施有几个关键要素 : ①独特施工设计、 地面装备和专有纤维材料 ; ②独特的完井策略和过程控制装备, 确保 术能够实现最优的采收率 ; ③专有纤维材料确保流体通道的稳定性, 这种纤维能够保证从地面到油藏结构不变, 直到裂缝闭合。大量实例证实, 道压裂技术增产效果明显, 目前已经在美国、 加拿大、 阿根廷、 俄罗斯和墨西哥等 8 个国家和地区由 30 多家作业公司进行了超过 3000 级的压裂, 无论是用于直井还是水平井, 产量均有大幅度提高。阿根廷南部的 a 气田是阿根廷主要的天然气生产地, 其 300 多口生产井中有 7 口井应用 裂方法进行了改造。 选择 8 口采用常规压裂方法的邻近井作为对比井, 结果显示, 裂井初产比邻井高 53% 。 根据初产前两年的生产数据预测, 裂井 10年之后的最终采收率将比邻井高出 47% 。表 2  裂方法与常规压裂方法对比压裂技术 常规压裂 靠支撑剂充填层 稳定的流动通道支撑剂搅拌机 常规 用 拌机支撑剂注入模式 连续注入 按照特定的设计进行脉冲式注入射孔策略 均匀 按照有利于形成通道的方式进行射孔有效裂缝半长 小于裂缝半长 等于裂缝半长其他 添加专有纤维 (确保通道在泵注和裂缝闭合过程中的稳定性)17 水平井段数倍增与快速压裂 ( 技术段数倍增技术 ( 和快速压裂技术( 是美国 司用于大幅度增加水平井压裂段数的新技术, 对增加高产层段的几率, 提高单井产量具有重要意义。段数倍增技术是通过一个允许重复投球的工具—— 滑套实现同一尺寸的球多次投放和准确坐封在 特定位置, 进而实现压裂段数的倍增 (图28 )。 滑 套通常与 滑套同时使用, 二者的球座直径相同。 在两个 Ⅱ封隔器之间安装一个滑套, 以便有效地分压每个层段。 这项技术除了能够有效地成倍增加压裂段数之外, 还可以减少完井时间, 增加单井产量, 提高井的经济性。 该项技术已经在美国成功地进行了现场测试, 2010 年单井压裂段数从 20 段提高到 40 段, 2011 年增加到 60 段。目前研发目标是使这项技术用于更长的水平井, 缩短各段之间的间距, 单井压裂段数达 100 段。43图 28 段数倍增技术及工具同一直径的球实现两段压裂套杨金华 等 : 值得关注的国际石油工程前沿技术 (Ⅱ)套封隔器石油科技论坛 · 2012 年第 5 期环球石油快速压裂 ( 是 司 2011 年推出的一套全新的压裂工艺, 通过采用限流和其他专利技术, 在地面进行一次泵注作业就可以实现地层多 级压裂 (图 29 )。 对于每个待处理的目标层位,统由多个 套和 R 隔器组成, 套 (相当于一个可以机械开启的流入口) 安装在两个 R 隔器之间。 这种工具结构把一个目标层位分割成若干个相互独立的小段, 投一次球即可打开该层内所有的滑套, 从而大大节约泵送时间和成本, 降低压裂液用量。 在地面进行 15 次压裂液泵送作业就可以实现多达 60 级的压裂, 很好地满足了 地区增加压裂段数的需求, 目前正在全球商业化推广。 在 地的使用结果表明, 艺比标准的艺节约 60% 的作业时间。18 三维缝网压裂 ( 技术缝网压裂技术是近年来伴随着天然裂缝性油藏压裂理论研究而发展起来的一项新型压裂理论和工艺技术。 能够实现网状裂缝的压裂技术统称为缝网压裂技术, 包括同步压裂 ( 、 拉链式压裂 ( 和得克萨斯两步跳压裂 ( 等。 这 3 种压裂技术都是通过巧妙的压裂设计来增加井与井之间、 段与段之间的岩石应力干扰, 进而形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的三维缝网, 增加页岩气、 致密油等非常规油气储层的改造体积 ( , 提高初始产量和最终采收率。同步压裂是指两口或两口以上的相邻平行井(一般水平距离不超过 600m , 距离太远的话, 无法起到相互干扰的作用) 同时进行压裂, 每口井配备一套压裂机组, 压裂过程中通过裂缝的起裂改变就地应力场, 利用应力的相互干扰形成复杂三维缝网, 进而提高改造体积和最终采收率。 目前已发展到最多 5 口井进行同步压裂。 拉链式压裂是用一套压裂机组在两口离得比较近的平行井上轮流作业, 即在一口井的压裂间隙, 压裂管线迅速连接到另一口井上去压对应的层段, 然后再返回原来的井继续压下一段, 如此反复。 得克萨斯两步跳压裂的灵感来自于美国西部特有的一种舞蹈 —— 得州两步舞, 它不是像传统方法那样按照从端部到根部的顺序依次压裂, 而是通过一组机械开启式滑套进行有选择性的压裂, 具体压裂步骤如图 30 所示。同步压裂和拉链式压裂主要是通过压裂过程中井与井之间的相互干扰, 改变裂缝方向, 形成复杂三维网络, 而得克萨斯两步跳主要是通过段与段之间的干扰, 改变岩石的应力促进分支裂缝的产生, 以创建复杂的三维裂缝网络。 影响压裂过程中三维缝网形成的主要参数包括天然裂缝发育程度、 储层非均质性、 岩石力学性质, 其中岩石力学性质是决定同步压裂、 拉链式压裂、 得克萨斯两步跳压裂技术能否成功实施的最关键因素, 岩石脆性越好, 越易形成复杂裂缝网络系统。目前同步压裂和拉链式压裂已经成功地用于多个页岩气产区, 得克萨斯两步跳压裂法还处于概念阶段。图 29 快速压裂 ( 工艺及工具一次投球实现 4 级压裂44(下转第 58 页)石油科技论坛 · 2012 年第 5 期成果推介58微地震监测结果表明, 同步压裂、 拉链式压裂之后的储层微震事件明显较多, 并且有重叠的现象。 据专家测算, 与普通压裂作业模式相比, 同步压裂平均增产30% 以上。 美国 源公司在 岩成功进行了 5 口井的同步压裂作业, 5 套压裂机组同时作业, 井距为 114m , 5 口井总的初始产量为 10 4 m 3 /d 。 据 最终采收率可以达到原始地质储量的 54% 。【参考文献】[1] 何艳青 , 张焕芝 . 未来全球油气技术展望 [J]. 石油科技论坛 ,2010,29(3):12] 刘炳义 , 丛强 , 朱景萍 , 等 . 海外装备制造企业发展政策与措施 [J]. 石油科技论坛 ,2010,29(4):52收稿日期 : 2012改回日期 : 2012明显。 2004 — 2011 年油田节能监测中心在大庆水力模拟试验井上的测试结果显示平均有功节电 , 无功节电 , 综合节电率为 。场应用情况截至 2011 年 12 月底, 已累计销售高、 超高转差率电动机 4 万多台, 其中大庆油田约占总数的 25% 。 产品可靠耐用 : 独特的软特性, 提高了整个抽油机系统的可靠性, 为油田创造了良好的经济效益 ; 公司依赖多年抽油机用电动机制造的行业经验、 优质的原材料选择、 特殊设备及先进工艺的保障、 持续有效运行的质量管理体系, 保证了产品具有高可靠性和长寿命。其典型应用 : 在大庆油田有限责任公司采油一厂七矿503 队 (沼泽湿地) 所用电动机运行超过 18 年, 经受住了油田严酷环境的考验 ; 2000 多台运行在印度尼西亚 田的电动机运行已超过 10 年。7 结论高、 超高转差率电动机的机械外特性软, 与其他类型节能电动机比较, 其优势不仅是节能, 更具有很好的综合经济效益。 目前公司正在进行 415V 、 110超高转差率电动机的研发 ; 另外, 高、 超高转差率电动机自动调频控制系统、 电动机与三抽设备一体化节能技术研究也在进行中, 随着新成果的不断应用, 高、 超高转差率电动机发展前景将更为广阔。【参考文献】[1] 邬亦炯 , 刘卓钧 , 赵贵祥 , 等 . 抽油机 [M]. 北京 : 石油工业出版社 ,1994.[2] 李发海 . 电机学 [M]. 北京 : 科学出版社 ( 第四版 ),2007.(收稿日期 : 2012改回日期 : 2012(上接第 44 页)2012 年第 5 期 · 石油科技论坛 75& of D In of of
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:值得关注的国际石油工程前沿技术_
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-3862.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开