壓裂與鉆完井技術(shù)的革新專(zhuān)場(chǎng)
中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院總工程師胥云演講——非常規(guī)油氣藏體積改造
我對(duì)非常規(guī)油氣藏體積改造技術(shù)講的一些核心理論和下一步的發(fā)展建議，實(shí)際上有一位記者問(wèn)我們鉆井的同志改造的事情，我順便可以談到我談三個(gè)問(wèn)題，前面做一點(diǎn)簡(jiǎn)單的暫時(shí)，歷史的回顧，美國(guó)的第一口壓裂井開(kāi)始，74年第一次進(jìn)行商業(yè)性的壓裂。這樣的歷程我們從1821年的鉆井第一口頁(yè)巖井，51年的煤層氣井，到進(jìn)入到2000年以后我們的煤層氣產(chǎn)量保持穩(wěn)定，這是美國(guó)。2007年是重大的結(jié)點(diǎn)，水平井的技術(shù)的突破實(shí)現(xiàn)了增加。2009年美國(guó)成為世界第一大產(chǎn)氣國(guó)，到2011年天然及和頁(yè)巖比的產(chǎn)量比較達(dá)到各占一半的狀態(tài)，致密油是由于天然氣價(jià)格的不斷的上漲所以我們現(xiàn)在在開(kāi)發(fā)，美國(guó)的第三大關(guān)注區(qū)是塔米亞盆地。在2月份在貿(mào)易委員會(huì)的會(huì)議上重要的提出了一個(gè)觀點(diǎn)，我們將頁(yè)巖氣革命，而他講中國(guó)正處于非常規(guī)石油和天然氣革命的時(shí)期，它不僅越來(lái)越明顯，而且超越了能源本身，下面幾個(gè)數(shù)據(jù)可以看看，第一是解決就業(yè)的問(wèn)題，12年170萬(wàn)個(gè)，到2020年會(huì)有300萬(wàn)個(gè)，所以說(shuō)它的意義是超出了能源本身的。
就體積改造技術(shù)而言，我們從前面的大的發(fā)展格局我們做一個(gè)技術(shù)的梳理。首先是水平井鉆井加分段改造加微地震三合一的。從美國(guó)來(lái)講它已經(jīng)到了2012年總共17000多口水平井，這個(gè)規(guī)模是非常大的。2002年這個(gè)技術(shù)開(kāi)始啟蒙，從這個(gè)圖可以看是直井為主，到了07、08主要是水平井，從產(chǎn)量可以看到井水的產(chǎn)量快速上升。從這個(gè)地方我們可以看到微地震的技術(shù)的應(yīng)用，2002年美國(guó)發(fā)布微地震的一些檢測(cè)圖，從這樣一些圖得到了一個(gè)關(guān)鍵，就是水平井壓裂的時(shí)候呈網(wǎng)狀擴(kuò)展形態(tài)，不是單一的對(duì)稱(chēng)裂縫。他們提出了裂縫網(wǎng)狀的方法，形成了這樣的裂縫形態(tài)。我們做一個(gè)簡(jiǎn)單的梳理，體積改造源起的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，2006年美國(guó)第一次用到了改造的油藏體積，我們講的很多的SRV，在文章的體體中正式的提出什么是SRV是2008年，2008年中國(guó)石油提出縫網(wǎng)壓裂技術(shù)，2009年提出了體積改造技術(shù)，在10年我們初步建立體積改造技術(shù)體系，也就是說(shuō)技術(shù)從美國(guó)提出SRV到我們提出體積改造技術(shù)并構(gòu)建這套體系是這么一個(gè)狀態(tài)。后面我們發(fā)表了相關(guān)的一些文章，構(gòu)成這一項(xiàng)技術(shù)而言在美國(guó)也是得到了比較高的形成。
第二個(gè)我想簡(jiǎn)單的講我們的技術(shù)體系做一個(gè)匯報(bào)，除了定義、作用、內(nèi)涵和關(guān)鍵技術(shù)、理念，里面有一些就不講了，像設(shè)計(jì)。它的定義給大家簡(jiǎn)單的做一個(gè)匯報(bào)，通過(guò)壓裂方式將儲(chǔ)層機(jī)制打碎形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，使裂縫壁面與儲(chǔ)層基質(zhì)的接觸面積最大，使得油氣從任意方向的基質(zhì)向裂縫的滲流距離最短，這就是它的核心的定義。內(nèi)涵有六個(gè)方面，包括形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，裂縫有剪切和滑移，還有天然列的狀態(tài)，還有分段多族的。我們就是打碎儲(chǔ)層，形成網(wǎng)絡(luò)是列分，大幅度的降低儲(chǔ)層基質(zhì)中油氣流動(dòng)的壓差，這是我們的改造的核心。如何打碎就簡(jiǎn)單的提一下，一個(gè)是雖性，因?yàn)橛械牡貙邮潜容^容易形成破碎的狀態(tài)，還有就是天然裂縫和水平層理的發(fā)育狀況，還有最大的最小的水平主應(yīng)力是它的基礎(chǔ)。
還有實(shí)施打碎的方法有很多，不僅僅是縫網(wǎng)分出射孔還有凈壓力控制，還有同步壓裂，還有拉鏈?zhǔn)�，還有順序壓裂，還有二步法等等一些方法。其實(shí)看看我們這個(gè)體積改造技術(shù)的裂縫的變遷，常規(guī)來(lái)說(shuō)早期都是這樣單段的施工形成這樣的一條裂縫，都是這樣的一種方式。從也許的單裂模式我們希望就地層的狀態(tài)形成網(wǎng)絡(luò)裂縫有一定的難度，因此我們夢(mèng)想如何將這樣的網(wǎng)狀裂縫聯(lián)起來(lái)，就發(fā)展了分粗(音)的模式，現(xiàn)在用我們的橋塞分粗技術(shù)，無(wú)論分多少都是為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裂縫。
實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裂縫關(guān)鍵是分粗的技術(shù)，時(shí)間關(guān)系我不詳細(xì)的講它怎么工作。第二我們分出射孔有一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，大家有時(shí)也在探討，用分粗射孔能夠?qū)崿F(xiàn)把每條裂縫都打開(kāi)嗎?沒(méi)有問(wèn)題，它的技術(shù)內(nèi)涵是什么?從傳統(tǒng)的單孔線(xiàn)流變成了分粗線(xiàn)流，由于時(shí)間不展開(kāi)，有機(jī)會(huì)可以下來(lái)交流。
那么這種計(jì)算模式就可以看到，如果我的孔眼個(gè)數(shù)可以限定，如果每一處不能打開(kāi)有極大的摩阻產(chǎn)生，產(chǎn)生了這么高的兆帕的摩阻一定會(huì)促使另外的孔打開(kāi)。
這個(gè)是我們的改造的核心，就是應(yīng)力干擾，在裂縫之間會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力干擾，應(yīng)力干擾會(huì)使裂縫發(fā)生轉(zhuǎn)向，中間就會(huì)有裂縫產(chǎn)品。從單一裂縫的開(kāi)啟到形成復(fù)雜裂縫的狀態(tài)是我們體積改造的核心。
最佳的技術(shù)模式就是同步和交叉壓裂，利用干擾使形成裂縫。第二個(gè)核心理論就是基質(zhì)向裂縫的最短距離的滲流，不管是裂縫是什么流性，我們裂縫遠(yuǎn)端的基質(zhì)流向這個(gè)的L是非常大的，無(wú)論是什么情況，以及我們樹(shù)立的標(biāo)準(zhǔn)氣田的井排距，你這樣的距離是相當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)的，這樣的遠(yuǎn)你怎么可能實(shí)現(xiàn)滲流，而我們的體積改造是干什么縮短你的距離，形成這樣的網(wǎng)絡(luò)裂縫會(huì)怎么樣，而這個(gè)變短就是核心三。
有一個(gè)大家經(jīng)常談到的問(wèn)題，體積改造的技理論和理念的不同，我們談的是狹義的，主要的是針對(duì)可以打碎儲(chǔ)層的，滿(mǎn)足這樣的核心條件我們的理念是什么呢?就是直井進(jìn)一步提高儲(chǔ)層總面剖面的動(dòng)用程度，水平井進(jìn)一步增加裂縫與基質(zhì)的接觸面積。也就是廣義的體積改造技術(shù)，就是我們談到的，這樣的技術(shù)在美國(guó)而言是怎么樣的之井到油氣田是40層，水平井是分壓80，在美國(guó)。
那什么原因可以形成復(fù)雜網(wǎng)，有的可能產(chǎn)品單一的，有的可能產(chǎn)品復(fù)雜縫，對(duì)巴肯滑套可能就是單一縫，用非滑套的可能就是復(fù)雜裂縫，這也是哈利波頓的技術(shù)。
我們國(guó)內(nèi)實(shí)施了這樣的方式，運(yùn)用兩步法的方式在大慶的砂巖形成了復(fù)雜裂縫，這也是沒(méi)有問(wèn)題了。問(wèn)題四就是大家比較關(guān)心、困惑不太認(rèn)同的，就是如果不能形成蜂網(wǎng)是體積改造嗎，我們認(rèn)為依然是。美國(guó)也一樣除了用最大最小專(zhuān)項(xiàng)控制技術(shù)和應(yīng)力干擾的技術(shù)之外，在美國(guó)也正在研究用裸眼分割器來(lái)形成這樣的網(wǎng)絡(luò)裂縫，一次在里面分四次。
在美國(guó)在巴肯一樣的實(shí)驗(yàn)用脫砂的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂網(wǎng)壓裂模式，其次未來(lái)發(fā)展細(xì)分切割基質(zhì)，產(chǎn)生的裂縫也將大幅度的縮短基質(zhì)中的流體向裂縫的流動(dòng)距離。這也是體積改造，未來(lái)可能會(huì)壓到100段以上。理論的研究隙間距可以小到八米，對(duì)產(chǎn)量的增加可以增加八到十五。
第五是體積改造技術(shù)的關(guān)鍵，就是從常規(guī)壓裂，到鉆井，井深結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)到布井，必須是逆向的方式來(lái)進(jìn)行完成。有三個(gè)核心理念要強(qiáng)調(diào)，過(guò)去我們講什么呢?要避免縫間干擾，現(xiàn)在要利用，這是儲(chǔ)層改造技術(shù)的核心轉(zhuǎn)變，第二個(gè)就是過(guò)去是均勻布段，現(xiàn)在是要根據(jù)側(cè)景和圖譜選填點(diǎn)來(lái)非均勻的布段。
第三是排狀變成交錯(cuò)布縫，原來(lái)的驅(qū)動(dòng)是有問(wèn)題的，交錯(cuò)布段的方式進(jìn)行壓裂就會(huì)基本上沒(méi)有不被動(dòng)用的空白區(qū)，這是一個(gè)核心的變化。
設(shè)計(jì)不是今天會(huì)上的重要的事情，工廠化大家談的很多，全世界都在談，中國(guó)也也是，什么是真正的工廠化? 它就是自動(dòng)化的流水線(xiàn)批量生產(chǎn)，高效率，低程度，是實(shí)現(xiàn)非常規(guī)的常規(guī)化的生產(chǎn)。作為是三個(gè)前面講到了高效的布景，無(wú)待工時(shí)間下連續(xù)施工，五鳳連接的后勤與物流，技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵就是立項(xiàng)設(shè)計(jì)，一體化，我們看幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，一個(gè)井廠壓裂440段，這是一個(gè)公司的模式，每段五千方以上的液體。我們看這個(gè)例子，2010年的K井廠每口井4.54萬(wàn)方液體，他是2010年的冬季進(jìn)入，因?yàn)樵诩幽么蠛芾洌?011年的早春出來(lái)，四個(gè)月的時(shí)間連續(xù)施工。
什么是真正的井工廠?布井的模式是核心，這就是單井廠的模式，一個(gè)井廠上兩三臺(tái)鉆機(jī)，在一個(gè)平原的區(qū)域里將地面的井廠布置在可控范圍內(nèi)，這是核心。第二個(gè)是巴肯這樣的雙層的開(kāi)發(fā)。在加拿大的恒河盆地也有這樣的模式。第二個(gè)就是多分支井的模式，這都是井工廠的核心布井模式，那么這里面有一個(gè)問(wèn)題，經(jīng)常有人問(wèn)我，他也不知道怎么鉆井，他問(wèn)的是這樣，一個(gè)油公司只有這么一塊礦泉，你說(shuō)不這么打井怎么打，這沒(méi)有什么困惑。還有一個(gè)布井模式，一字型的是最優(yōu)的布井方式，我們的水平井打下去偏移距就一二百米，中間就有很多的丟失。
井口就是這樣的連接方式，井上區(qū)域功能布局的最大化，安全高效有一個(gè)核心。單邊模式，可以我們中國(guó)人不知道什么意思。當(dāng)我們都是圍著這個(gè)井口兩邊擺著車(chē)，周?chē)堪压揞^擺滿(mǎn)了，我們?cè)诩�、新疆在比較平原的地方為什么這么擺?你要連續(xù)施工根本不可能實(shí)現(xiàn)，它的單車(chē)當(dāng)某一臺(tái)車(chē)有故障時(shí)候，原來(lái)二三十分鐘才撤離，現(xiàn)在兩三分鐘就可以撤離去維修。說(shuō)白了一點(diǎn)都不是奧秘，但是確實(shí)也是核心。
還有一個(gè)核心不待工條件下連續(xù)作業(yè)，在北美地區(qū)連續(xù)施工是有定義的，連續(xù)施工18個(gè)小時(shí)，我們中國(guó)的壓裂車(chē)能不能做到?我們今天是裝備會(huì)議有這么多壓裂車(chē)的制造企業(yè)，你們能實(shí)現(xiàn)嗎?連續(xù)施工18個(gè)小時(shí)，這就是工廠化的核心，這個(gè)片子不講了，還有安全模式就不說(shuō)了。如何提高連續(xù)施工作業(yè)壽命，連續(xù)施工現(xiàn)在是做到18小時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)?允許的施工間歇最長(zhǎng)維護(hù)時(shí)間只有一小時(shí)，我們的壓裂車(chē)能做到嗎?延長(zhǎng)設(shè)備壽命要干什么?我們現(xiàn)在的壓裂車(chē)根本沒(méi)想這個(gè)事情。
我提幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，連續(xù)作業(yè)下要有最優(yōu)轉(zhuǎn)速，液力泵的尺寸與負(fù)載，還有新型喬裝壓裂泵。還有獨(dú)特的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，提升冷卻能力，新柱塞潤(rùn)滑系統(tǒng)，減少齒輪的接觸面50%，潤(rùn)滑油箱要增加一倍，再就是工廠化，你的壓裂車(chē)，這些事情想到了嗎?至少現(xiàn)在中國(guó)的壓裂沒(méi)有。
由于時(shí)間有限，北美他的壓裂隊(duì)不夠，等待施工的井越來(lái)越多，就威利斯盆地就有這么多的壓裂隊(duì)，所以這是不夠?qū)崿F(xiàn)的。美國(guó)到12年主要是油井增加鉆井?dāng)?shù)一萬(wàn)多口。第三也是目前在中國(guó)，跟中國(guó)人講的誤區(qū)的地方，美國(guó)的壓裂工程過(guò)剩有很多設(shè)備已經(jīng)在等著了，在等什么呢?我還要講一下，等待，待命等待維護(hù)，它的維修能力是沒(méi)有變的，但是等待大大增加。所以這個(gè)過(guò)剩不是真實(shí)的過(guò)剩。
滑套完井到未來(lái)會(huì)到18%，主要是長(zhǎng)水平段分段壓裂長(zhǎng)的多分支會(huì)使用，未來(lái)的發(fā)展就是滑套完井技術(shù)研發(fā)是包括多的分割器。有同志關(guān)注水的事情，這可以看到美國(guó)用水鉆井一般說(shuō)如果用空氣鉆幾百方一口凈，不用空氣就是幾千方。紅顏色是最新數(shù)據(jù)可以看到一兩萬(wàn)方的情況，在加拿大恒河用水量很多，那么水的處理可以看到巴肯一到兩美元巴肯只有1到11美元的情況。水處理有水處理的裝置，現(xiàn)在的無(wú)水壓裂也有，但是我想問(wèn)大家加拿大又不缺水，它干嗎搞LPG。而這個(gè)技術(shù)在美國(guó)現(xiàn)在也在實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，我們講它能節(jié)水肯定是好技術(shù)，但是在加拿大沒(méi)有時(shí)間不談了，它的施工安全性是問(wèn)題，而氣源和價(jià)格LPG是不可承受的，加拿大的使用也逐漸的減少了�？梢圆椴長(zhǎng)PG在中國(guó)多少錢(qián)一方，大家一算就行了。
最后一個(gè)新動(dòng)向，打碎我們用了一個(gè)單詞，他們也在用這個(gè)把中國(guó)體積改造打碎儲(chǔ)層一樣接受了這個(gè)觀點(diǎn)了。水平段分段這個(gè)剛才也說(shuō)了，縮小井間距大家可以看看，就是一個(gè)段以后在平面上進(jìn)行多分支井，使中間的井間距更小，這是一個(gè)新動(dòng)向，告訴大家。
最后的幾點(diǎn)建議跟大家說(shuō)一說(shuō)，多分支井已經(jīng)講了，這個(gè)是在一個(gè)水平段兩面的雙分支是非常豐富的，中國(guó)這是我們大家下面有搞裝備和工具的，這是我們的瓶頸，我在幾年前就講了我們水平井的工具，分段壓的工具跟美國(guó)差不多了，美國(guó)人下一次到中國(guó)來(lái)賺錢(qián)的就是這個(gè)東西了。所以下面有投資公司，還有基金，誰(shuí)趕緊干這件事情可能就是趕超世界，下一步就該你掙錢(qián)的時(shí)候了。這些就不說(shuō)了，井工廠，這再?gòu)?qiáng)調(diào)一個(gè)事情，中國(guó)現(xiàn)在做井工廠走如一個(gè)誤區(qū)，干什么失去?地質(zhì)角度的思維模式，就在研究不同水平段長(zhǎng)的影響，井距影響，這不是我們干的。水平段減少最后一次的鉆頭可達(dá)的最遠(yuǎn)距離是我們水平井的絕對(duì)的長(zhǎng)度的方式，兩個(gè)鉆頭是1500米，你設(shè)計(jì)了一個(gè)一千六七百米換還是不換鉆頭?換了以后打六百米，還有兩百米可打，那就浪費(fèi)了。沒(méi)關(guān)系，只要你滿(mǎn)足工期要求，三只就是三只的距離，兩只就是兩只的距離，這就是水平段的設(shè)計(jì)，工廠化這個(gè)事情如果都沒(méi)解決，那就不叫工廠化，首先這個(gè)方面的成本一定就增加了。
我們不需要實(shí)驗(yàn)這些數(shù)據(jù)，那是油藏和地質(zhì)家的事，我們要建立我們的最佳的改造的技術(shù)模式，在恒定的水平段上怎么布縫，分不分段，什么樣的方式注入，你把這些模式找到了就好辦了�？纯醋钚碌�，這就是巴肯，段間距多少?150英尺到250英尺，40米到80米的距離，這就是變化，我們現(xiàn)在還在琢磨段間距，搞100米、200米、300米的都有，那就太落后了。壓裂液張?zhí)庨L(zhǎng)談到了我就不講了。
它的降阻能力我們看一個(gè)，用羧甲基壓裂的時(shí)候40多個(gè)兆帕，換了以后就是64個(gè)兆帕，我們今后的深井，我們的超深井，這個(gè)東西是很重要的。這個(gè)基礎(chǔ)上我們?cè)倏疵绹?guó)從中國(guó)進(jìn)口，這個(gè)我們中國(guó)人不知道吧，2012年北美從中國(guó)進(jìn)口將近六千噸的羧甲基，如果在非常規(guī)滑流水中增加5倍以上，這是我們的核心。昆山公司現(xiàn)在是它的核心技術(shù)擁有者，這個(gè)基礎(chǔ)上我們講的墻壁及羥甲基刮膠，但是它的摩阻比羧甲沒(méi)有那么低。
最后我們控制源的重視，我們現(xiàn)在又有基金投資，干什么?種魔芋膠去，我們把這個(gè)東西發(fā)展起來(lái)了，中國(guó)就不受我們的別的控制了，這是一個(gè)核心。我們過(guò)去做過(guò)有技術(shù)基礎(chǔ)的，就是有錢(qián)的可以干這個(gè)事，壓裂車(chē)，我們說(shuō)的中國(guó)要學(xué)習(xí)美國(guó)的兩千五百型的輕型壓裂車(chē)，比下來(lái)的更輕量級(jí)。這才是我們未來(lái)適合于山地、丘陵的壓裂車(chē)，我們要學(xué)習(xí)和研究。這個(gè)不說(shuō)了，是我們發(fā)展的方向。
其實(shí)油基泥漿的替代品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，我們中國(guó)應(yīng)該趕緊干這件事情，而這套體系在6500米的井用這套體系只要用400多天打，就用這套體系可以完成。未來(lái)我們的夢(mèng)想，最后我們講壓裂的時(shí)候如果把炸藥帶進(jìn)去爆炸更容易做地層誰(shuí)能實(shí)現(xiàn)，還有我們講壓裂液進(jìn)入地質(zhì)后用溶解性材料，現(xiàn)在你的橋塞有了，將來(lái)的球座可不可以融的?一切都可以熔，這就是我們的夢(mèng)想。我們要會(huì)花多大的工夫讓我們的水形成這種狀態(tài)，我們的荷葉天然就可以存在，我們可以嗎?我的匯報(bào)就到這，不對(duì)的地方請(qǐng)批評(píng)指正。
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