作為一種低碳能源，天然氣在全球已受到了廣泛的認(rèn)可。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)估計(jì)，由于開采技術(shù)的發(fā)展，石油和天然氣勘探公司正利用這一機(jī)會(huì)逐漸彌補(bǔ)常規(guī)油氣藏儲(chǔ)備量的下降。
2011年，美國(guó)頁巖層鉆探和實(shí)施壓裂了5,000口水平井，這在很大程度上提高了其國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量的增長(zhǎng)。同時(shí)，由于鉆探技術(shù)取得的巨大進(jìn)步，石油儲(chǔ)量也有了明顯的增長(zhǎng)，并從這些巖石中獲得了更多的石油碳?xì)浠衔铩?/p>
如果以這樣的速度，十年內(nèi)美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量將能達(dá)到22 Bcf/d或接近當(dāng)前天然氣需求(約66 Bcf/d))的40%。頁巖氣占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)約24%(15 Bcf/d)，致密天然氣產(chǎn)量目前約19 Bcf/d，煤層氣略超過5 Bcf/d，陸上和海上的常規(guī)產(chǎn)量預(yù)計(jì)將逐漸停止。
幾十年前，采用核心數(shù)據(jù)評(píng)估常規(guī)油氣藏的方案就已經(jīng)確立，特別是在試圖評(píng)估非常規(guī)氣區(qū)的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，精準(zhǔn)的天然氣量、含量及儲(chǔ)層數(shù)據(jù)是非常重要的。
繩索取芯技術(shù)主要是用于減少厚油層作業(yè)斷開的時(shí)間或者使煤層中的天然氣得到進(jìn)一步的保存。得益于Quick 取芯技術(shù)的發(fā)展，其取出巖心更長(zhǎng)，而巖心直徑更大。這一系統(tǒng)是在去年年初推出的，現(xiàn)在，美國(guó)和加拿大的一些主要石油和天然氣生產(chǎn)商都在使用，另外，法國(guó)、哥倫比亞、澳大利亞和波蘭等也有一部分使用者。
技術(shù)創(chuàng)新步伐加快
Quick Core系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在提高取芯過程的速度，同時(shí)還能保證內(nèi)芯的質(zhì)量。Quick Core 76 (QC76)和Quick Core 89 (QC89) 取芯系統(tǒng)為使用者研發(fā)了一系列新產(chǎn)品，將使油氣勘探開發(fā)的最大產(chǎn)能得到進(jìn)一步提升。
以頁巖氣為例，使用者更加關(guān)注如何通過壓裂進(jìn)入巖心，這與儲(chǔ)層的滲透率相關(guān)。鉆取的巖心位于鋁套管，而取芯發(fā)生在鉆頭垂直方向發(fā)生改變之前。因?yàn)楫?dāng)方向發(fā)生改變、鋁套管會(huì)撓曲，使巖心斷裂。
Quick Core提出了一個(gè)不同的方案，它在薄鋁套管內(nèi)增設(shè)了一個(gè)起主要支撐作用的鋼制內(nèi)管，提高了圓管的堅(jiān)固程度。這一技術(shù)也使鋁套管像一個(gè)集裝箱一樣，使巖樣在進(jìn)入套管后一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，直至取出分析。QC89模型是一個(gè)有凹槽的鋁套管，除了能夠使內(nèi)管避免因壓力出現(xiàn)損壞，其內(nèi)的鋼制內(nèi)管還能防止巖心免受到液體的侵蝕，令天然氣順利排出。
該技術(shù)的核心優(yōu)點(diǎn)在于能夠鉆得更長(zhǎng)的巖心，它的設(shè)計(jì)使繩索取芯時(shí)，27m(90ft)的常規(guī)巖心和9m(30ft)的繩索取芯工具更近，這一特點(diǎn)不僅縮減了鉆井時(shí)間，且保證了巖心的質(zhì)量不受損害。
Quick Core系統(tǒng)主要用于頁巖氣層開發(fā)。由于頁巖氣層貯藏區(qū)域和深度的復(fù)雜性，與常規(guī)技術(shù)相比，這套系統(tǒng)能創(chuàng)造更多價(jià)值：它縮短了鉆探時(shí)間，降低了取芯成本，從而使頁巖氣開發(fā)更具有可行性和潛力。
安全利益是確保技術(shù)成功的關(guān)鍵，許多工人員都曾在斷開鉆管時(shí)受傷，而該工具恰恰減少了繩索和鉆柱斷開次數(shù)，從而在很大程度上降低了工作人員受傷的可能性。
另一個(gè)好處是，繩索取芯系統(tǒng)能夠在不斷開鉆柱的前提下連續(xù)切割巖心，并將巖心樣截到鉆柱內(nèi)孔里。在同一前提下，它還可以對(duì)多個(gè)巖心進(jìn)行操作，極大的提升工效和效益。
此外，高扭矩連接CSX54管，使該系統(tǒng)的進(jìn)鉆深度趨近極限，并使巖心筒更長(zhǎng)。值得注意的是，QC89和QC76有一個(gè)巖心干擾提示功能，如果在取芯時(shí)有干擾情況出現(xiàn)，該系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警，提示采取措施，這減少了有價(jià)值的巖心數(shù)據(jù)流失的概率。
創(chuàng)造新紀(jì)錄
最近，美國(guó)一家作業(yè)公司用Quick Core完成了首個(gè)38m (125ft)的頁巖氣儲(chǔ)層繩索取芯，在相同時(shí)間內(nèi)，這一次取芯長(zhǎng)度比之前提高了35%，創(chuàng)下了新的取芯紀(jì)錄。
在這之前，Quest Coring取芯也只是完成了27m (90ft) 的頁巖氣層繩索取芯。用戶選擇Quick Core主要是因其不借犧牲管芯壽命來縮時(shí)，而在開發(fā)一個(gè)新的儲(chǔ)層時(shí)，能夠取得27m (90ft)長(zhǎng)的巖心也不多見。
據(jù)悉，這家作業(yè)公司在去年的鉆井作業(yè)中，平均取芯收獲率是99.25%。之前鉆出一個(gè)直徑3in的巖心，最長(zhǎng)能達(dá)到18 m (60 ft)，而采用Quest Core則突破了27m (90ft)大關(guān)，這在世界上尚屬首次。
除了截取到最大直巖心外，38m (125ft) 頁巖氣儲(chǔ)層繩索取芯的速度和效率為作業(yè)者提供了良好的分析方案，該最大直巖心不僅對(duì)取芯收獲過程有所幫助，也提高了取芯切割質(zhì)量。大多繩索取心工具僅僅提供3in直徑或者更小直徑的巖心，通常難以滿足作業(yè)公司最佳作業(yè)方案需要。
隨著取芯技術(shù)的發(fā)展，截取到的巖心深度和直徑將進(jìn)一步增加，這將有助于提高作業(yè)者的效率。
實(shí)現(xiàn)壓裂方案最優(yōu)化
水力壓裂技術(shù)不斷發(fā)展使頁巖氣開采工藝日臻完美，這導(dǎo)致了較高的IP率，為鉆井采收率提供了一個(gè)正確的方案。
在壓裂過程中，水壓力可以引起剪切滑移，這是微震帶來的結(jié)果，一般在震級(jí)低于-1.5級(jí)時(shí)出現(xiàn)。此時(shí)，能量通過來自1.5 m(5ft)深度的一加侖水能夠得到釋放。在地面監(jiān)聽和鄰井之間有多遠(yuǎn)決定著從哪個(gè)方位破巖及采取怎樣的壓裂方式。
微震監(jiān)測(cè)能夠監(jiān)測(cè)到水力壓裂的擴(kuò)散，這有助于確定所形成壓裂方位和壓裂是否成功。此信息對(duì)了解地層特征提供了額外的幫助，并能給出鉆井決策，如：如何進(jìn)行戰(zhàn)略布局和更好的設(shè)計(jì)壓裂方案。有了更多的地層特性數(shù)據(jù)，服務(wù)公司和作業(yè)者才能夠優(yōu)化壓裂方案。
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