【钻井】真?崩溃!“地质”导向“钻井”遭遇瓶颈

摘要: 在目前的地质导向钻井作业中,地质工程师与钻井工程师似乎“矛盾”不小。来自 | Upstream编译 | 二丫

09-06 17:34 首页 石油圈


在目前的地质导向钻井作业中,地质工程师与钻井工程师似乎“矛盾”不小。


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编译 | 二丫 张德凯

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北美页岩油藏状况复杂,长水平井和压裂作业的大规模应用使得钻完井作业难度成倍增加。但随着技术的进步,钻井人员的作业速度已得到明显提升,钻井成本也显著降低。


Noynaert是一名运营工程师,主要从事咨询工作。他说:“这些井的情况基本相同,都是长水平井,都需要大规模的压裂作业,我们的作业速率够快,是维持页岩油藏继续开采的关键因素”。


“如果知道地质学家的主要目的,钻井工程师就能帮助他们做想做的工作。” 

-Noynaert


随着钻井速率的提升,地质导向钻井的导向功能(或速度)也必须随之加强,但目前来看,该技术的发展遇到了一些棘手问题。


地质导向钻井是一种保持水平井井筒轨迹处于特定地层的钻井技术,通常可保持井筒轨迹波动于1.5米范围内。保持井筒位于甜点地层内需要钻井工程师、井队及地质导向专家的共同配合。Noynaert说:“作为一个团队,这三方面正在进行积极的尝试。”三方面人员对于作业结果的评价方式不同,如果不考虑这方面带来的文化差异,作业将更加复杂。

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非常规油气井的截面,在确定井眼最终位置后,即可确定目标油气甜点。依靠及时通讯,地质导向团队才能了解钻井进展以及井筒轨迹改变的原因。


通常来讲,作业团队的三个方面各有分工,地质导向专家负责控制井筒在油气甜点的覆盖率,钻井工程师及井队主要负责控制钻井时间和钻井成本。同时,整个作业团队也有着共同的作业目标,那就是得到一口高产油气井。“虽然各方面对作业结果评价方式不同,甚至有时看起来互相矛盾,但最终的目标是相同的。团队的三个部分为了共同的目标努力,但每个部分的目标又各不相同。”


在很多时候,作业团队成员总是会说些其他专业成员听不懂的专业“黑话”,也不理解其他成员的工作职责和目的。地质导向专家可能连基本的钻井机械或物理知识都不理解;而对钻井工程师而言,他们需要在精准预测的基础上做出钻井决策,所以有时他们会对地质专家的工作持怀疑态度。


双方在执行工作的过程中,都略显尴尬。

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数据模糊


Raymond Woodward是BHL Consulting和BHL Boresight公司的总裁,他说:“现在最棘手的地质导向问题是,作业团队成员对各种技术的误解、误用,或者说对现存技术的过分自信,另外还有将近1/3的作业问题其实与工作流程或工作文化有关。”


他说:“在地质导向作业中,很多因素都会对地质学家的工作造成影响。例如,地质学家无法确认地层和油藏的信息、造成作业不确定性的主要原因,是无法在钻抵地层之前获得直观的地层信息(无法直接准确测量)。”Woodward控诉道,“在钻遇某个地层前,我们无法确定该地层的性质等信息,也许只有上帝知道,但他真的没有告诉我们的作业人员。”

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地质学家根据临井的勘探、测井数据建立井筒预钻模型。


“每个预钻地质模型都是不完整的,都存在着各种缺陷,关键是要控制预钻模型的不完整和缺陷程度。有些时候,成熟油田的老式垂直井并不在地图上标注的地点,有些时候解译信息和标注信息也存在缺陷。信息的标准和解译是存在问题的。就如那句话说的,‘给5个地质学家1份数据,你会得到6中不同的油藏位置和钻探方案’。”


此外,他还补充道:“并不是所有的数据都能发挥相同的作用,测量和随钻测井数据并不总是真实的,我们不能完全相信电缆测井数据。显而易见,如果你采用了可疑数据,你将会得到错误的答案。而让这个问题更加复杂的是,地质导向专家的要求是非常高的,而目前的一些从业人员能力无法达到标准,甚至连正规的培训都没有接受过。”

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前景展望


Noynaert将地质导向比喻成驾驶60ft长的公共汽车,只不过公共汽车的方向盘在前方,而地质导向的方向控制在钻具尾部。在地质导向中,钻头位于BHA的最前端,测井工具位于后部。“在地质导向钻井中,我们唯一能够掌握的信息是钻头的位置,却不能完全了解前端地层信息或性质,与驾驶公共汽车相比,我们在车的尾部控制方向,也只能获得车尾部的视野。”


Noynaert说:“目前地质学家还无法准侧预测钻头以外60ft的地层状况,地层测量和数据解译都存在着不确定性。同理,钻井团队和井队也无法在BHA钻进地层前准确预测该地层的钻探性质。”这就是地质导向钻井的现实,作业团队的工作非常复杂,我们要依靠导向控制井筒轨迹,使其尽量穿过油气甜点。”


正如Woodward所说:“无论使用了何种技术,无论是在井下或是地面,现在的地质导向作业都是以数据解译为主的时代。地质导向解译工作直接决定了井筒轨迹布置,通常我们认为预钻模型这就是最理想的结果。但受其他因素的影响,当前的测量、调查、解译工作并没有我们预想的那么精确,可能以后也不会。”


Woodward将井筒位置偏差称为“令人讨厌的问题”,但同时这又是必须解决的问题。“地质学家已经习惯了不确定性,而钻井工程师却更习惯将所有数据列于Excel表格,尽一切努力提高作业的精准度。在实际作业中,并不是所有的工程师都会考虑钻进方向的不确定性,只是当地质工程师说‘我们原计划钻进角度为1.5°,现在需要调整为2°’时,钻井工程师会非常恼火。”


“一般来说,水平井钻井方案都是根据预钻模型进行的,但地质导向专家却认为,建立模型就是偏离计划的开始,也是偏离计划的原因。同时,这也是让钻井工程师感到沮丧的原因,他们只希望尽快完成工作,他们不需要地质学家的得解释论述,需要的只是一个答案。”

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作业阻力


对于钻井工程师与地质学家之间的误会,Noynaert说:“如果钻井专家能够理解、接受钻井方案制定中的不确定性,他们就能更好的执行他们钻井作业的角色。地质学家会收到井下钻具各种测量信息,之后会对钻进方案进行调整,从而受到其他钻井作业参与人员的各种抱怨。地质学家也非常疑惑,想知道为什么大家会抱怨,他们也只不过是想增加井筒与甜点的接触面积。”


“钻井工程师想让地质学家知道的是,每次作业方案的调整都会造成井筒轨迹的波动,造成钻井效率的降低。随着非常规油气藏开采的逐步推进,地质学家都应该了解钻井的三个基础问题:摩阻扭矩,定向钻井基础知识和水力压裂。”


摩阻扭矩是管串下入、提出过程中所施加的力。如果调整钻井轨迹,那么管串的摩擦阻力势必会增加,而摩阻扭矩越大,导向钻井的难度也会更大。

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钻井团队和地质学家


“在作业过程中,地质学家可能会要求在某地层持续、反复的导向作业,以此来确定是否处于甜点区域,或者BHA所处区域的甜点不易发现,这听起来可能有些麻烦,但这就是他们的工作职责所在。然而,正如前文所言,地质学家的这些要求会使得钻井作业难度显著提高。”


“看起来这是个恶性循环,重复的定向钻井作业调整是为了优化钻井效果,但增加了后期定向钻井的难度,相同的钻进距离也要耗费更长的钻井时间。”如果只考虑定向钻井,地质学家可能都低估了钻井轨迹突然调整对于钻井作业的影响。


例如,当钻井团队准备完钻时,地质学家突然说:“我不太确定我们是否处在油气甜点,我们把钻头上提20ft吧”,那么他会受到无数来自钻井团队的“白眼”。而他们可能压根就不知道钻井人员在抱怨什么。


“你不能瞬间从A地移动达B地,这需要一些时间;目前的钻井工具也一样,它们能完成一些工作,但这些工具在钻进方向调整中存在着一些极限。”

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作业经验


目前来看,限制大位移井和水平的主要因素已经改变,由摩阻扭矩变为水力压裂和井液循环(防止循环液破坏底层和钻井工具)。“由于水平段距离变长,地质学家需要的信息也越来越多。”对于这些问题,目前并没有一个完整、明确的方案或答案,尽管Noynaert相信团队成员之间的动机、基础知识加深了解将会有所帮助,也会理解一个决策会对其他作业团队产生影响。“只需要对其他领域的知识有一些基本的理解,这听起来很容易,但这确实能帮助改善团队的协作效果,对钻井作业帮助很大。如果了解了地质学家的目的,那么钻井工程师就能帮助他们完成相关工作。”


另外,培训也是非常关键的一部分。不仅是基本技能的培训,还包括跨领域的基础知识培训。Noynaert就曾经为地质导向工作人员提供了一个简短的钻井工程知识培训。在培训中,地质导向专家也提供了一些案例,他说:“我每次都会犯不同的错误,我总是在以我的方式思考问题,而不能站在他们的角度。这次培训进一步加深了我对地质导向钻井的理解:团队效率并不是依靠一种新工具或测井技术就能实现的。”


他表示,如果整个团队都达成了共识,有共同的知识基础,理解其他作业人员的作业目标和极限,那么整个团队就可能以更低的代价成功的完成定向钻井作业。


还存在另外一个解决方案,那就是明确话语权,确定谁拥有做出最终如何钻井、在哪里钻井决定的权力。Woodward说:“可以说是管理的不当造成了当前作业团队的问题,地质学家和钻井工程师要克服这些问题确实有难度,但并不是不可能。”


Noynaert相信,合作是快速、成功完成油田甜点水平井钻探的首要因素。同时,所谓术业有专攻,作业团队的每个部分都有各自的特长,但只凭借各自的特长并不能完成钻井工作,结合各方观点和特长才能显著提高作业成功率。


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