【压裂增产】微生物\x26amp;井底电锯或联手“篡位”水力压裂

摘要: 在之前的文章中,介绍了一种有潜力替代水力压裂的增产技术,本文将继续为大家带来相关内容,其中涉及更多的是高作业

09-11 22:20 首页 石油圈


在之前的文章中,介绍了一种有潜力替代水力压裂的增产技术,本文将继续为大家带来相关内容,其中涉及更多的是高作业风险工具,对于减少增产作业中的用水量作用明显。


来自 | World oil

编译 | 二丫 张德凯

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继续之前水力压裂替代技术的探讨,今天我们主要讨论这场技术竞赛中的高风险技术。在此之前,我们先关注一下今年晚些时候举行的SPE论坛主题:无水压裂—水源受限地区的油藏增产技术,这也是我们今天讨论的主要内容。

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页岩地层机械切割方案


页岩地层机械切割是一种高风险的增产技术,于2010年首次提出,主要使用柔性电缆将相互连接井筒间的地层切割分离,防止钻采混乱等问题的发生。根据该技术的设想,首先要完成两口连接井的钻探,之后将切割电缆下入其中一口井,再从另一井筒内提出;通过多次的切割电缆提拉实现地层的切割分离。这种类似锯断地层的方式将两个井筒间的地层分离,形成一个明显的分界平面。在早期的技术模型中,还提到要在切割过程中间将缝隙中链式切割机产生的一些矿物移除(如煤),例如U型井(两个相互连接的井筒形成U型)。


根据以上技术创意,2008至2009年,美国能源实验室(NETL)发起了一项非常有意思的项目—页岩油藏、致密砂岩油藏以及煤层非常规气体开采新概念,该项目由Carter Technologies执行完成。


该项目主要目的是寻求一种能够提高页岩气产量、降低用水量的增产技术。该项目对多种创意技术概念进行了尝试,其中有一种极具前景(槽钻),该技术可以在长度为2500ft的水平段内完成深度达100ft裂缝(槽)的切割。根据该项目的最终报告,槽钻技术是一种廉价、有效的增产方式,并且在恶劣的钻井环境中耐用性极强。

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井底电锯切割技术


机械槽钻作业就像一把切割地层的电锯。当一口井钻至预定深度、并且完成了固井,在甜点区域进行斜上方定向钻井,形成类似字母J形状的产油带。之后将钻杆提出至地面,将磨蚀电缆附着于钻杆低端,在钻杆通过自重再次下入的过程中,通过钻机上的绞车控制电缆张力。由于电缆张力的作用,与其接触的井筒内壁会受到摩擦,在不断的提拉过程中,电缆每次向下运动都会形成一条向上方的痕迹。电缆每一点的切削力都与该点的张力和曲率半径有关,所以控制电缆即可控制切削井筒。通常来讲,电缆切削产生的痕迹是垂直向上的,但也可通过调整产生横向的切削槽。


根据作业深度和岩层硬度差异,一次作业时间约为2~5天。作业时,钻井液通过钻杆将碎屑反排至地面,此类作业中产生的碎屑颗粒体积小,循环排除难度低。另外,通过使用一个特殊作业工具,可保障标准防喷器对于电缆和钻杆的密封。


目前,该系统在页岩油藏水平分支井中的垂直切入深度可达100ft,水平井有效作用范围2500ft。在常规钻机提供动力和控制的情况下,井下钢锯还可置于盲井中作业。在作业中,唯一需要的辅助设备是恒定张力绞车和一个连接钻杆及磨蚀电缆的井下工具。


在同一作业区域,相对于其他增产方案,充分发展、功能完全的槽钻井可显著提高油田的采收率,达到提高累计探明储量的目的。此外,槽钻还能缓解产量下降趋势,避免对于油藏地层的过度损坏,可采气的比例大幅度提高。


根据项目结果,在当前油藏增产作业中,与压裂作业相比,采用槽钻单独作业(无需其他辅助作业)就可显著提高油田产量。此外,与水力压裂不同,槽钻作业位置可精确控制把握,可用于厚度更大的地层,无限提高油藏的传导性。

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升级版甲烷细菌提高页岩气产量


一般来讲,大部分富含有机质的页岩还没有经过足够长时间的掩埋,尚未达到有机质全部转化为原油或煤的温度和压力条件,这类欠成熟页岩占据了目前已知页岩油藏中的一大部分碳源,无法进行充分开采。


现场数据显示,页岩中的有机物在微生物作用下发生甲烷化反应,在许多沉积盆地中都发现了甲烷富集的现象。在另一项非常有前景的研究中,斯伦贝谢的Doll研发中心发起了名为“微生物辅助页岩气开采”的考察项目,从遗传学角度对Antrim油田三口气井地层水中的菌落进行了描述。为了模拟微生物作用下的甲烷生成过程,研发团队还进行了孵化实验,通过在地层水中添加不同基质考察微生物的不同反应,最终,研发团队获得了有利于甲烷生成的添加条件。


在加拿大西部Abbey页岩油田进行的研究中发现,页岩气产量中约有12%是由微生物作用生成。这项研究的作者表示,上述研究结果充分证明了通过微生物法提高页岩油藏气体产量的潜力。


总上所述,目前许多研究都证明了,微生物法能够在无需增产作业的情况下提高甲烷产量。此外,就如所有工程人员都了解的,要想完成微生物法增产的目的,井底电锯作业是最理想的实现方式。


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