隨著油氣勘探開發(fā)進入更惡劣的環(huán)境，石油天然氣工業(yè)將更多的精力投入到鉆井和完井上，以創(chuàng)新技術(shù)提高北極、深水和高壓高溫(HP/HT)的井下作業(yè)為目標。
殼牌石油公司在美國阿拉斯加州楚科奇海和巴倫支海上，開始了鉆井作業(yè);埃克森美孚與俄羅斯石油公司合作研究北極，由此，石油天然氣工業(yè)正在進入更惡劣氣候條件中，尋求石油和天然氣儲量。創(chuàng)新者也正努力預(yù)測行業(yè)對北極氣候環(huán)境中油氣開發(fā)的需求。同時，深水鉆井與西非、東非、巴西和美國墨西哥灣的海上生產(chǎn)將呈現(xiàn)逐步上升趨勢，在這些最有利勘探目標區(qū)，安全也越來越受重視。
在許多這樣的惡劣條件地區(qū)中，更深的儲層增加了對高溫高壓的挑戰(zhàn)。石油天然氣工業(yè)利用提高惡劣環(huán)境中開采效率的新井下工具與工藝，解決這些更具挑戰(zhàn)性的問題。
與此同時，在全球范圍內(nèi)，更加受人關(guān)注的頁巖層，也正推進油氣工業(yè)研發(fā)新型工具與技術(shù)，幫助頁巖開采實現(xiàn)生產(chǎn)最大化。
北極作業(yè)鉆井船
由韓國三星重工巨濟造船廠(Geoje shipyard)為瑞典Stena鉆井公司建造的第一艘冰區(qū)航行鉆井船。對于新建“Stena IceMAX”號鉆井船，Stena公司已經(jīng)獲得了殼牌全球鉆井的五年合同，該船是世界上首艘采用動力定位、雙井架帶有冰區(qū)十1A1級船級符號的超深水鉆井船。
該船是為北極環(huán)境條件實施安全而又高效作業(yè)設(shè)計的。它的排水量為98000公噸，總長度為228米(752英尺)，寬為42米(138.6英尺)。該船能夠鉆探到10,700m(35,310 ft)總深度，且在3,030m(10,000 ft)水深中，以現(xiàn)代化設(shè)備可容納180人，主要特點包括船體冰級為PC-5，安裝有6個5500kW的ICE-10冰級符號的方位推進器，甲板起重機可以在-30℃的環(huán)境下操作，符合耐寒基本要求。
據(jù)悉，殼牌將使用該鉆井船鉆探它的第一口深水項目即法屬圭亞那(French Guiana)海上作業(yè)。
鉆井液是為替代瓜爾膠而研發(fā)的。瓜兒膠替代物可以應(yīng)對兩個問題——來自瓜爾豆的殘留物和瓜爾供應(yīng)的不確定性——由哈里伯頓公司研發(fā)的。該公司在市場上發(fā)現(xiàn)了一種聚合物，就是瓜膠特征有效的替代物，且沒有任何殘留物，被認為是PermStim產(chǎn)品的基礎(chǔ)。
哈里伯頓增產(chǎn)措施銷售經(jīng)理Ward Dempsey說：“我們還需要良好的支撐劑輸運，因為我們需要將大量的砂置于裂縫網(wǎng)絡(luò)中。”
哈里伯頓公司應(yīng)用具有導(dǎo)控性的PermStim，首先在落基山脈地區(qū)DJ盆地中29口直井，其次，在威利斯頓盆地(Williston)40口水平井和綠河盆地(Green River basin)20口井。
該鉆井液被哈里伯頓用于鷹福特(Eagle Ford)鉆井中，導(dǎo)致了更強的返排能力，從而提高生產(chǎn)。據(jù)相關(guān)項目負責(zé)人表示，正是由于增加了一個PermStim系統(tǒng)，能夠算出用了多少清潔液，并且具有更少的殘余流體。因此，四口作業(yè)井的出產(chǎn)量增加了約20%。
另一種是高溫鉆井液，它由斯倫貝謝子公司M-I SWACO公司推出的適用于超高溫條件下的新型鉆井液即Rhadiant抗高溫非水基鉆井液體系，它消除了鉆井液產(chǎn)品的老化，并防止了井壁垮塌問題，這為改善測井條件提供了薄濾餅。
M-I SWACO公司總裁Joe Bacho表示，隨著井筒接近260℃(500℉)臨界值，需要鉆井液確保在井組成和裸眼井測井的整個過程中持續(xù)穩(wěn)定一致的性能。
Rhadiant鉆井液體系的特別制定，維持一個穩(wěn)定的流變剖面。即使在靜力學(xué)條件延長時，這種鉆井液體系仍保持極端溫度下的穩(wěn)定性。穩(wěn)定的流變性和極薄濾餅為測井、套管和固井作業(yè)清除障礙。這些特征能夠保證精準的射孔位置、優(yōu)化完井和改善儲層描述。
連續(xù)油管鉆井
根據(jù)AnTech公司，在堪薩斯科羅拉多邊境堪薩斯Niobrara地層的淺儲層中，五口連續(xù)油管鉆井(CTD)中最后兩口井，在垂直孔中使用鉆井泥漿獲得成功。
最后兩個水平井的增斜井段用泥漿鉆探時使用8½鉆頭。其中。第一水平井鉆得垂直深度(真垂深)為332米(1090英尺)，側(cè)向位移大于442米(1450英尺)。另一個水平井所鉆得垂直深度(真垂深)為334米(1096英尺)，側(cè)向位移為336米(1103英尺)。
這是固態(tài)陀螺儀首次用于定向隨鉆測量，可為所有傾斜度提供可靠的數(shù)據(jù)(垂直井、水平井和增斜井段)，甚至它可以在套管中精準定位。
井下工具
結(jié)合定向精度，為優(yōu)化目標層的布井方式，斯倫貝謝子公司PathFinder公司為最初的分層界限推出了具有鉆頭井斜、伽馬射線成像功能的iPZIG工具。
該井下工具是專為非常規(guī)石油和天然氣市場與高效鉆井研發(fā)的，其服務(wù)可以更好地定向控制，直接定位后面的鉆頭，有助于精準鉆井。儲集層巖性變化和井底鉆具定位被確定，從而使導(dǎo)向決策在生產(chǎn)帶的時間更長。
“iPZIG服務(wù)是惟一的工具，提供整個自然伽馬射線成像數(shù)據(jù)與近鉆頭動力傾斜,”該公司總裁 Derek Normore說，“地質(zhì)導(dǎo)向迅速調(diào)整井眼軌跡，這降低了定向鉆井風(fēng)險，并允許最佳井位在關(guān)鍵井段中。”
該服務(wù)已成功在北美和澳大利亞的煤層氣、重油、頁巖的現(xiàn)場測試。據(jù)相關(guān)人士表示，根據(jù)實時成像確定的地質(zhì)特征有助于地質(zhì)導(dǎo)向的解釋。
控制壓裂起始點，貝克休斯研發(fā)了控制水力壓裂起始點的DirectConnect，這增加了油藏接觸面，它主要是通過使用裸眼封隔器，隔離多級壓裂和球驅(qū)動滑套，使壓裂處理轉(zhuǎn)向地層。
隨鉆測井
巖石物性測量。斯倫貝謝公司推出了無源脈沖中子隨鉆測井(LWD)服務(wù)，該服務(wù)以脈沖中子發(fā)生器技術(shù)為基礎(chǔ)，NeoScope提供了靠近鉆頭的實時測量，在整個鉆井環(huán)境中指導(dǎo)解釋。
“基于緊湊設(shè)計和脈沖中子技術(shù)，該服務(wù)系統(tǒng)節(jié)約了鉆井時間，降低了風(fēng)險，并提供了一套全面的巖石物性測量。”斯倫貝謝鉆探測量相關(guān)負責(zé)人表示。
該技術(shù)已經(jīng)在30多個國家的200多個作業(yè)現(xiàn)場進行了測試，結(jié)果表明，NeoScope服務(wù)系統(tǒng)不僅提供了高質(zhì)量鉆井數(shù)據(jù)，而且還降低了作業(yè)及技術(shù)相關(guān)的風(fēng)險。例如，該服務(wù)用于采集非洲定性鉆井中一組完整的巖石物性測量數(shù)據(jù)。由NeoScope測量所采集的數(shù)據(jù)為用戶節(jié)省了七天時間，同時提供了成功評估該井所需要的數(shù)據(jù)。
隨鉆聲波測井儀。因為頁巖的超低滲透性，實現(xiàn)經(jīng)濟上可行的生產(chǎn)速度需要水平鉆井和水力壓裂。復(fù)雜頁巖儲層的水平井要求為成功的布井方式和最大油氣開采獲得實時井下數(shù)據(jù)。
作業(yè)者依靠隨鉆測井工具(LWD)獲得的數(shù)據(jù)確定甜點，優(yōu)化布井方式，并制定壓裂和增產(chǎn)方案。
鉆井隔水管
由海洋工程公司研發(fā)的兩個復(fù)合泡沫塑料用于鉆井隔水管，作業(yè)深度達4,545m(15,000ft)。“更深水域中的鉆井作業(yè)，例如墨西哥灣和巴西海上作業(yè)，要求安裝超重隔水管，”國際業(yè)務(wù)開發(fā)負責(zé)人Jim Hamilton表示，“要求達到這些水深作業(yè)的機械性能在增加，同時可用浮力不能減少，因此，泡沫濃度的降低就是為了改進機械性能”。
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