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)國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)估計，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)會逐漸彌補(bǔ)常規(guī)油氣藏儲備量的下降。
2011年，美國頁巖層鉆探和實(shí)施壓裂了5,000口水平井，這在很大程度上提高了其國內(nèi)天然氣產(chǎn)量的增長。同時，由于鉆探技術(shù)取得的巨大進(jìn)步，石油儲量也有了明顯的增長，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)計將逐漸停止。
幾十年前，采用核心數(shù)據(jù)評估常規(guī)油氣藏的方案就已經(jīng)確立，特別是在試圖評估非常規(guī)氣區(qū)的經(jīng)濟(jì)性時，精準(zhǔn)的天然氣量、含量及儲層數(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，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、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)計旨在提高取芯過程的速度，同時還能保證內(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、鋁套管會撓曲，使巖心斷裂。
Quick Core提出了一個不同的方案，它在薄鋁套管內(nèi)增設(shè)了一個起主要支撐作用的鋼制內(nèi)管，提高了圓管的堅固程度。這一技術(shù)也使鋁套管像一個集裝箱一樣，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)在于能夠鉆得更長的巖心，它的設(shè)計使繩索取芯時，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)造更多價值：它縮短了鉆探時間，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，它還可以對多個巖心進(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。值得注意的是，QC89和QC76有一個巖心干擾提示功能，如果在取芯時有干擾情況出現(xiàn)，該系統(tǒng)能自動報警，提示采取措施，這減少了有價值的巖心數(shù)據(jù)流失的概率。
創(chuàng)造新紀(jì)錄
最近，美國一家作業(yè)公司用Quick Core完成了首個38m (125ft)的頁巖氣儲層繩索取芯，在相同時間內(nèi)，這一次取芯長度比之前提高了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，而在開發(fā)一個新的儲層時，能夠取得27m (90ft)長的巖心也不多見。
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%。之前鉆出一個直徑3in的巖心，最長能達(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，一般在震級低于-1.5級時出現(xiàn)。此時，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)決定著從哪個方位破巖及采取怎樣的壓裂方式。
微震監(jiān)測能夠監(jiān)測到水力壓裂的擴(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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