壓裂與鉆完井技術(shù)的革新專場
中國石油勘探開發(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)際上有一位記者問我們鉆井的同志改造的事情，我順便可以談到我談三個問題，前面做一點(diǎn)簡單的暫時，歷史的回顧，美國的第一口壓裂井開始，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。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年美國成為世界第一大產(chǎn)氣國，到2011年天然及和頁巖比的產(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格的不斷的上漲所以我們現(xiàn)在在開發(fā)，美國的第三大關(guān)注區(qū)是塔米亞盆地。在2月份在貿(mào)易委員會的會議上重要的提出了一個觀點(diǎn)，我們將頁巖氣革命，而他講中國正處于非常規(guī)石油和天然氣革命的時期，它不僅越來越明顯，而且超越了能源本身，下面幾個數(shù)據(jù)可以看看，第一是解決就業(yè)的問題，12年170萬個，到2020年會有300萬個，所以說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。從美國來講它已經(jīng)到了2012年總共17000多口水平井，這個規(guī)模是非常大的。2002年這個技術(shù)開始啟蒙，從這個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。從這個地方我們可以看到微地震的技術(shù)的應(yīng)用，2002年美國發(fā)布微地震的一些檢測圖，從這樣一些圖得到了一個關(guān)鍵，就是水平井壓裂的時候呈網(wǎng)狀擴(kuò)展形態(tài)，不是單一的對稱裂縫。他們提出了裂縫網(wǎng)狀的方法，形成了這樣的裂縫形態(tài)。我們做一個簡單的梳理，體積改造源起的時間節(jié)點(diǎn)，2006年美國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，也就是說技術(shù)從美國提出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)成這一項技術(shù)而言在美國也是得到了比較高的形成。
第二個我想簡單的講我們的技術(shù)體系做一個匯報，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。它的定義給大家簡單的做一個匯報，通過壓裂方式將儲層機(jī)制打碎形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，使裂縫壁面與儲層基質(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。我們就是打碎儲層，形成網(wǎng)絡(luò)是列分，大幅度的降低儲層基質(zhì)中油氣流動的壓差，這是我們的改造的核心。如何打碎就簡單的提一下，一個是雖性，因為有的地層是比較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)看看我們這個體積改造技術(shù)的裂縫的變遷，常規(guī)來說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，因此我們夢想如何將這樣的網(wǎng)狀裂縫聯(lián)起來，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關(guān)鍵的問題，大家有時也在探討，用分粗射孔能夠?qū)崿F(xiàn)把每條裂縫都打開嗎?沒有問題，它的技術(shù)內(nèi)涵是什么?從傳統(tǒng)的單孔線流變成了分粗線流，由于時間不展開，有機(jī)會可以下來交流。
那么這種計算模式就可以看到，如果我的孔眼個數(shù)可以限定，如果每一處不能打開有極大的摩阻產(chǎn)生，產(chǎn)生了這么高的兆帕的摩阻一定會促使另外的孔打開。
這個是我們的改造的核心，就是應(yīng)力干擾，在裂縫之間會產(chǎn)生應(yīng)力干擾，應(yīng)力干擾會使裂縫發(fā)生轉(zhuǎn)向，中間就會有裂縫產(chǎn)品。從單一裂縫的開啟到形成復(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)流向這個的L是非常大的，無論是什么情況，以及我們樹立的標(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)裂縫會怎么樣，而這個變短就是核心三。
有一個大家經(jīng)常談到的問題，體積改造的技理論和理念的不同，我們談的是狹義的，主要的是針對可以打碎儲層的，滿足這樣的核心條件我們的理念是什么呢?就是直井進(jìn)一步提高儲層總面剖面的動用程度，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。
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，這也是沒有問題了。問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。美國也一樣除了用最大最小專項控制技術(shù)和應(yīng)力干擾的技術(shù)之外，在美國也正在研究用裸眼分割器來形成這樣的網(wǎng)絡(luò)裂縫，一次在里面分四次。
在美國在巴肯一樣的實(shí)驗用脫砂的模式來實(shí)現(xiàn)蜂網(wǎng)壓裂模式，其次未來發(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距離。這也是體積改造，未來可能會壓到100段以上。理論的研究隙間距可以小到八米，對產(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)計到布井，必須是逆向的方式來進(jìn)行完成。有三個核心理念要強(qiáng)調(diào)，過去我們講什么呢?要避免縫間干擾，現(xiàn)在要利用，這是儲層改造技術(shù)的核心轉(zhuǎn)變，第二個就是過去是均勻布段，現(xiàn)在是要根據(jù)側(cè)景和圖譜選填點(diǎn)來非均勻的布段。
第三是排狀變成交錯布縫，原來的驅(qū)動是有問題的，交錯布段的方式進(jìn)行壓裂就會基本上沒有不被動用的空白區(qū)，這是一個核心的變化。
設(shè)計不是今天會上的重要的事情，工廠化大家談的很多，全世界都在談，中國也也是，什么是真正的工廠化? 它就是自動化的流水線批量生產(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)。作為是三個前面講到了高效的布景，無待工時間下連續(xù)施工，五鳳連接的后勤與物流，技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵就是立項設(shè)計，一體化，我們看幾個關(guān)鍵數(shù)據(jù)，一個井廠壓裂440段，這是一個公司的模式，每段五千方以上的液體。我們看這個例子，2010年的K井廠每口井4.54萬方液體，他是2010年的冬季進(jìn)入，因為在加拿大很冷，2011年的早春出來，四個月的時間連續(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，一個井廠上兩三臺鉆機(jī)，在一個平原的區(qū)域里將地面的井廠布置在可控范圍內(nèi)，這是核心。第二個是巴肯這樣的雙層的開發(fā)。在加拿大的恒河盆地也有這樣的模式。第二個就是多分支井的模式，這都是井工廠的核心布井模式，那么這里面有一個問題，經(jīng)常有人問我，他也不知道怎么鉆井，他問的是這樣，一個油公司只有這么一塊礦泉，你說不這么打井怎么打，這沒有什么困惑。還有一個布井模式，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，安全高效有一個核心。單邊模式，可以我們中國人不知道什么意思。當(dāng)我們都是圍著這個井口兩邊擺著車，周圍全部把罐頭擺滿了，我們在吉林、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)，它的單車當(dāng)某一臺車有故障時候，原來二三十分鐘才撤離，現(xiàn)在兩三分鐘就可以撤離去維修。說白了一點(diǎn)都不是奧秘，但是確實(shí)也是核心。
還有一個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個小時，我們中國的壓裂車能不能做到?我們今天是裝備會議有這么多壓裂車的制造企業(yè)，你們能實(shí)現(xiàn)嗎?連續(xù)施工18個小時，這就是工廠化的核心，這個片子不講了，還有安全模式就不說了。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，如何實(shí)現(xiàn)?允許的施工間歇最長維護(hù)時間只有一小時，我們的壓裂車能做到嗎?延長設(shè)備壽命要干什么?我們現(xiàn)在的壓裂車根本沒想這個事情。
我提幾個關(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)特的齒輪傳動設(shè)計，提升冷卻能力，新柱塞潤滑系統(tǒng)，減少齒輪的接觸面50%，潤滑油箱要增加一倍，再就是工廠化，你的壓裂車，這些事情想到了嗎?至少現(xiàn)在中國的壓裂沒有。
由于時間有限，北美他的壓裂隊不夠，等待施工的井越來越多，就威利斯盆地就有這么多的壓裂隊，所以這是不夠?qū)崿F(xiàn)的。美國到12年主要是油井增加鉆井?dāng)?shù)一萬多口。第三也是目前在中國，跟中國人講的誤區(qū)的地方，美國的壓裂工程過剩有很多設(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)，它的維修能力是沒有變的，但是等待大大增加。所以這個過剩不是真實(shí)的過剩。
滑套完井到未來會到18%，主要是長水平段分段壓裂長的多分支會使用，未來的發(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，這可以看到美國用水鉆井一般說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)在的無水壓裂也有，但是我想問大家加拿大又不缺水，它干嗎搞LPG。而這個技術(shù)在美國現(xiàn)在也在實(shí)驗應(yīng)用，我們講它能節(jié)水肯定是好技術(shù)，但是在加拿大沒有時間不談了，它的施工安全性是問題，而氣源和價格LPG是不可承受的，加拿大的使用也逐漸的減少了�？梢圆椴長PG在中國多少錢一方，大家一算就行了。
最后一個新動向，打碎我們用了一個單詞，他們也在用這個把中國體積改造打碎儲層一樣接受了這個觀點(diǎn)了。水平段分段這個剛才也說了，縮小井間距大家可以看看，就是一個段以后在平面上進(jìn)行多分支井，使中間的井間距更小，這是一個新動向，告訴大家。
最后的幾點(diǎn)建議跟大家說一說，多分支井已經(jīng)講了，這個是在一個水平段兩面的雙分支是非常豐富的，中國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差不多了，美國人下一次到中國來賺錢的就是這個東西了。所以下面有投資公司，還有基金，誰趕緊干這件事情可能就是趕超世界，下一步就該你掙錢的時候了。這些就不說了，井工廠，這再強(qiáng)調(diào)一個事情，中國現(xiàn)在做井工廠走如一個誤區(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的長度的方式，兩個鉆頭是1500米，你設(shè)計了一個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。沒關(guān)系，只要你滿足工期要求，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，工廠化這個事情如果都沒解決，那就不叫工廠化，首先這個方面的成本一定就增加了。
我們不需要實(shí)驗這些數(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談到了我就不講了。
它的降阻能力我們看一個，用羧甲基壓裂的時候40多個兆帕，換了以后就是64個兆帕，我們今后的深井，我們的超深井，這個東西是很重要的。這個基礎(chǔ)上我們再看美國從中國進(jìn)口，這個我們中國人不知道吧，2012年北美從中國進(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，我們把這個東西發(fā)展起來了，中國就不受我們的別的控制了，這是一個核心。我們過去做過有技術(shù)基礎(chǔ)的，就是有錢的可以干這個事，壓裂車，我們說的中國要學(xué)習(xí)美國的兩千五百型的輕型壓裂車，比下來的更輕量級。這才是我們未來適合于山地、丘陵的壓裂車，我們要學(xué)習(xí)和研究。這個不說了，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。未來我們的夢想，最后我們講壓裂的時候如果把炸藥帶進(jìn)去爆炸更容易做地層誰能實(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，將來的球座可不可以融的?一切都可以熔，這就是我們的夢想。我們要會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?我的匯報就到這，不對的地方請批評指正。
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