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从1997年起,美国从头开展了激光钻井研究,已经取得了令人鼓舞的功效。
1.旋转钻井100年来没有全然性的转变,市场需要有一种加倍有效的替代方式
旋转钻井这种机械破岩方式于20世纪初取代顿钻以来,尽管不断取得进展,但并无全然性的转变,而且随着钻井难度愈来愈大,钻井本钱整体上呈上升趋势。
要想大幅度降低钻井本钱,需要开发一种加倍有效的替代方式。
2.激光技术进展专门快,应用领域不断扩大
早在20世纪60年代和70年代,国外就开展过激光钻井研究。
可是由于那时的激光技术水平有限,研究以为:
在技术上,用激光钻井需要的能量太大,实现不了;
在经济上,激光钻井太昂贵,不合算。
正是这一结论在尔后25年的时刻妨碍了激光技术在石油钻井领域的研究与应用,尽管这期间激光技术取得了飞速的进展,专门是冷战期间美国星球大战打算开发的激光武器,其能量足以击袭毁导弹,摧毁地面目标。
3.激光钻井优势明显,前景广漠
与常规钻井相较,激光钻井具有如下潜在优势:
a.激光钻机重量轻,一辆拖车可运到井场;
b.激光钻井的井场很小,或许只有一般井场的十分之一乃至更小;
c.激光能够穿透各类类型的岩石,而且速度专门快,用常规钻井方式需要100天才能钻成的井,用激光钻井或许只需10天时刻;
d.激光钻井不需要常规钻头和常规钻柱,钻成的井眼小,激光将岩石熔化,在井壁形成一种陶瓷样的爱惜层,无需下套管固井,因此钻井本钱很低,或许只有常规旋转钻井的十分之一乃至更低;
e.激光钻井是一种清洁钻井,激光击碎、熔化和蒸发岩石,钻井中无钻屑上返到地面,对环境的阻碍其微;
f.进程具有导向性。
激光钻井通过七年的研究,已经取得了许多研究功效,尽管此刻还处于室内实验时期,还有大量的工作要做,且有美国能源部的支持和世界一流的油气效劳公司的参与。
美国“亚力山大油气通信”(Alexander’sOil&
GasConnec-tion)杂志追述了石油钻井中的激光钻井技术起源。
1998年2月24日,由美国气体研究院、美国空军、美国海军联合发起了一个研究打算,即“激光钻井”,这是利用美国军方的“星球大战”技术转化到民用工业应用系列项目的一个内容。
这项打算估量用5年时刻,耗资600万美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研制产品是一台激光钻机。
激光钻井有2种激光发生器。
一是利用化学的氧化碘激光发生器(COIL),这种发生器最初是美国空军用于跟踪和击毁敌方导弹的激光武器。
这种激光器所具有的波长与振幅的准确操纵性,使得在气田中钻探定向井、侧钻井成为可能,其钻探深度可为5000米;
其能量为兆瓦,波长为米。
二是红外线激光发生器(MIRACL),这原先是海军装备在舰船上,用以以后袭的导弹或飞机上“穿洞”,以达到将其击毁的目的,其能量为7千瓦,波长为米。
据军方的研究人员介绍,此方式近来由美国PHILLIPSE公司进行现场实验,其穿透“像三明治一样的岩层几乎就在数秒之间”。
与常规钻井相较,激光钻井10小时的钻井进尺,常规钻井需要钻井10天。
PHILLIPSE公司利用化学氧化碘激光发生器,利用光纤输送能量,在岩石上钻出1英寸的孔,这或许是真正的小井眼钻井。
与常规钻井进程相较,激光钻井不需要钻井液、钻头、油管和套管,也不产生钻屑,能够大幅度降低本钱。
美国军方人员称,将这一军事技术转为民用,最大的受益是从全然上减少石油钻井本钱,而且降低石油开采的风险。
钻工对以后钻井的假想
假想1:
“柔性钻杆”将让井架消失
现代钻井用的钻井工具真是太笨重了,起钻对钻工而言是一件痛楚的情形。
以后的钻井生产可能要被一种“柔性钻杆”代替,它们强度高,耐压力、拉力,而且能自如地卷在一种庞大的“轱轳”上面。
起下钻很方便,只要转动“轱轳”,就能够把“柔性钻杆”下到井底去或从井底拉起来,既省掉了现代钻井中接“单根”的麻烦,也不容易破损,太方便了。
由于利用了“柔性钻杆”,以后的钻井队可能就没有井架了。
假想2:
“激光钻头”真厉害
此刻的钻头寿命太短,效率低下,用不了多久就要起下钻。
以后的“钻头”将会是“激光钻头”,它通过散布在钻头周周的“高能量束”切割周围的岩石。
“激光钻头”至少有以下优势:
一是它通过能量束切割岩石,效率很高;
二是由于不直接接触岩石,不易磨损,它的寿命将会很长;
三是可通过操纵“激光束”随意确信井眼的走向,因此目标命中率会很高;
四是井壁滑腻,而且能量束的高温会让部份岩石熔化并迅速凝结在井壁周围,减少井壁垮塌。
另外还有可能诞生“超声波钻头”,通过超声波来震碎井底坚硬的岩石。
假想3:
“机械钻工”会取代人力
随着人工智能机械人的进展,以后的钻工将会被“机械钻工”取代。
“机械钻工”很了不起。
一是它们能适应野外、沙漠、滩涂、海洋等等诸多恶劣的钻井环境。
二是它们有高智能,通过“电脑思维”,它们能从事许多复杂的钻井作业,并能应付像井喷等许多危险的事故。
三是它们效率高,不知倦怠,能天天24小时地工作,最大限度地提高钻井的效率。
假想4:
“井喷事故”将成陌生名词
以后可能会在钻头及“柔性钻杆”上面安装“电脑眼”,随时监测井下的情形。
并通过无线信号传到地面的“智能操纵系统”。
“智能系统”会及时启动相应方法应付井下复杂情形。
因此,在以后的钻井作业中,“井喷事故”将会成为一个陌生的名词,更不可能发生像12•23那样的井喷事故。
假想5:
钻井本钱会大大降低
由于许多高技术的运用,以后的钻井本钱将大为降低,并更为随意。
一是再也不修那漫长的“乡村公路”。
由于采纳了王世勇所说的“柔性钻具”等一系列的新工艺,钻井设施将十分轻便,只要选择了钻井点,只需用飞机或钻井专用直升机,把那些轻便的设备空运到目的地就好了。
二是由于省去了耗时费力的起下钻和接单根作业,又有“机械钻工”的参与,钻井周期将大为缩短。
不仅如此,由于“高智能机械人”的参与,钻井将可不能受地域限制,海底、深山、河谷、沙漠乃至外星球,都将成为咱们的钻井地址。
用智能井开采海上边际油田
墨西哥湾东喀麦隆油田属边际油田,其缘故是补钻的一批油井没有找到钻前预测的高产油层。
假设要把油田开发本钱操纵到最低,用回接技术把完井系统回接到主平台上是经济可行的。
能源技术公司于2001年5月在墨西哥湾东喀麦隆油田打了EC374-1井,这口井的测深为6755ft,垂深为5389ft,钻遇了3层油层。
为了达到最高采收率,开发方案要求同时开采3层油层。
下部的2层采纳混层开采,上部的1层采纳选择性开采,以延长油井的寿命。
3层油层采出的原油通过2个遥控的滑套进入完井装置。
完井井段分为3段独立的砾石充填井段。
4000ft深的砂岩油层和3700ft深的砂岩油层是主力产层,压裂后合采。
3100ft的砂岩油层采纳砾石充填封隔油层并采纳智能完井的选择性滑套采油。
完井系统由95/8in×
31/2in可回收生产封隔器组成,封隔器下方的滑套由两条31/2in液压管线操纵。
上部滑套操纵上部井段从环空到油管的液流,下部滑套面操纵下部井段从环空到油管的液流。
2个滑套各有一条独立的开启液压管线,但2个滑套共用1条液压关闭管线。
为了保证各层的分层开采,在智能完井装置的下面下一密封总成。
用交互修井操纵系统(IWOCSs)和快速连接液压导向操纵系统代替采油树的液压中转操纵盒,管线的接头那么用联接油管的四通代替。
采油树上的所有1in阀门全数改换最先进的阀门以确保靠得住性。
因为油井处于较浅水域,因此在完井及安装采油树时利用了导向索。
井口上安装了油管头并下入井眼防护装置,然后开始完井。
4000ft处的砂岩井段和3700ft处的砂岩井段别离安装了沉砂封隔器。
3700ft处的砂岩段采纳油管传送射孔枪射孔。
在3700ft和4000ft处的井段别离安装了分流隔离阀,以避免射孔后发生层间窜槽。
用钻杆回收井眼爱惜器以后,接着用钻杆安装为油管悬挂器定向的斜口管鞋。
采油树安装在甲板上。
采油树的顶部安装了修井隔水管总成和应急快速拆除系统,并把修井操纵系统与应急快速拆除系统连接起来。
然后对采油树贯通性和常规功能进行测试。
3100ft砂岩储层试油结果是1050万ft3/d。
而这口井的最终的估量产量为150万ft3/d。
把智能完井与海上完井技术结合起来,能够使没有经济前景的海上边际油田转化为有开采价值的海上油田。
多学科工作组成员通过创新,把原先在2200ft水深利用的完井设备改造成适用于水深425ft和经济环境的完井设备。
这口井完井所耗用的时刻为20天,据估量节省了3天的钻机占历时刻。
由于是在大斜度井眼中完井,若是利用持续管进行作业,会节省大量的下管线时刻。
目前,油公司打算用一样的方式进一步拓宽海上边际油田的前景。
应用油藏性描述及3D可视化技术增进海上油田的二次开发
在圣巴巴拉海峡的南Ellwood油田,海上作业者Venoco公司利用先进的油藏特性描述技术识别油田二次开发的选择方案。
该公司在描述油藏特性方面所作的工作包括:
(1)从头处置第一代3D地震资料;
(2)综合地层倾角、井眼电视(BHTV)、微电成像(FMI)测井资料及定向岩心分析资料;
(3)用新的Pipeline网络模型模拟裂痕;
(4)进行生产测井,以确信油水界面,并识别回堵及二次完井的机会。
南Ellwood油田于1972年从中中新世Monterey含硫地层中采油。
Monterey为地质情形复杂的裂痕性燧石油藏,地层产液的含水率很高。
依照岩心分析资料估算的原始地下原油储量约超过20亿bbl。
由于一些重要的问题,如断层的复杂性、对裂痕系统了解不足、和油水界面不可预测的移动,致使在该油田的许多钻井活动不成功。
1999年,Venoco公司与南加利福利亚大学合作,研究裂痕性Monterey地层原油生产的高含水问题。
该研究项目分三期进行。
第一期研究活动包括:
通过新的测井技术、地震资料二次处置及裂痕模拟来描述油藏特点。
第二期研究将从2004年1月开始,包括井下分离器电潜泵的应用和钻两口新井。
1982年,阿科公司在该油田搜集了第一代3D地震测量资料。
2000年,用现代算法对这些地震资料进行二次处置,结果清楚地显示出原先的简单背斜构造被断层切割,形成大量具有潜在独立油水界面的区块。
另外两组数据有助于作业者了解该油田结构的复杂性:
(1)从钻入Monterey地层的40多口井取得的高质量地层倾角测井资料;
(2)Monterey地层超级一致地贯穿整个油田,从而能通过认真对照测井资料来确信可能存在的遗漏或重复的区块。
2002年5~6月,Venoco公司沿背斜脊向PRC3242区块边界钻了第一口井。
搜集了高分辨率成像测井资料,并在严峻裂痕性下Monterey地层的油水界面处完井。
最初的试井结果令人失望,井的产液量为1700bbl/d,含水率达90%。
生产测井资料显示的油水界面高于预期深度100ft。
压力恢复数据显示,该井的流体来自与主油田分开的断块。
地质模型指出,一个大的冲断层在上Monterey地层与井眼相交,而且该断层可能是密封性断层。
2003年2月,该井在断层下面二次完井。
最初试井结果的油气产量别离为812bbl/d和200万ft3/d。
生产资料显示,这口新钻的井对断层顶壁的其它井没有阻碍。
新钻的这口井已经生产原油20万bbl以上,并收回了400万美元的钻井费用。
常规测井技术无法成功预测Monterey地层的流体含量。
对7口新钻的井进行了GHOST/DEFT测井,并在其中的5口井中坐放了过油管膨胀式桥塞。
桥塞所封堵的出水量为2000bbl/d,使其它井的原油产量增加。
其中,3242-18井的原油增量为500bbl/d,增产时刻维持了18个多月。
递减分析以为,由于采取了回堵方法,该井估算的最终开采量已经增加了600万bbl。
依照二次处置的3D资料识别出两个未泄油的Monterey断块:
即北部侧翼断块和EagleCangon断块。
另外,3D资料对Sesoe圈闭新的说明将油藏延伸到西部地域。
由于北部侧翼断块的潜在原油储量可能达3000万bbl,而且距Holly平台较近,因此该断块是最具吸引力的目标区块。
由于Sespe圈闭含高比重无硫原油,因此该断块也是一个具有吸引力的目标区域。
依照北部侧翼井的钻井结果,2005年将可能在EagleCangon断块钻井。
高温高压深井钻井前沿专项技术研究
为完成西气东输和油气产量代替战略任务,加大天然气开发力度已成为石油天然气集团公司的当务之急。
已确信为找气重点的四个盆地(四川盆地、陕甘宁盆地、柴达木盆地、塔里木盆地)的深层蕴藏丰硕的天然气资源,而深层气井多数是高温高压井。
国内过去高温高压井碰到很少,专门是超高温(大于220℃)尚未形成配套技术,需要组织攻关及提早作好技术预备。
本课题所列研究内容与"
十五"
主流攻关课题高温高压深井钻井技术相衔接,目标是慢慢形成更高层次的高温高压深层气井钻井技术,共设置两个专题:
1.高温高压深井泥页岩井壁稳固周期预测技术;
℃-250℃钻井液研究;
创新点:
成立了泥页岩井壁应力状态的力学化学耦合计算模式及其数值计算方式,提出了地层坍塌周期的预测方式并编制完成了计算软件,研究功效使泥页岩水化对井壁稳固的阻碍规律第一次实现定量化。
成立了高温井钻井进程中井壁温度散布动态转变规律的计算模式,成立了温度转变对井壁产生的附加热应力的数学模式,定量分析了温度转变对井壁坍塌压力及破裂压力的阻碍规律。
成立了井壁失稳实例数据库模型,编制完成了数据库结构软件。
研制出了具有独立知识产权的降粘剂(代号THIN)和降滤失剂,通过引入具有耐温抗盐功能的结构单位,它们抗盐抗钙抗高温能力强,且完全适用于恶劣环境的高密度钻井液。
完成了220°
C高温、高密度(>
cm3)钻井液体系及性能操纵研究,形成抗高温抗盐的高密度水基钻井液体系。
华北油田:
采油四厂成立油田地面工程可视化系统
油田地面工程可视化治理系统是一项以运算机为基础的新兴技术,在运算机软硬件支持下,它能够对空间数据按地理坐标或空间位置进行各类处置。
并能够迅速地获取知足应用需要的信息,并能以地图、图形或数据的形式表示处置的结果。
依据油田开采及治理的特点,围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性科学。
该系统分为数据录入保护、地理信息查询,图文治理、产能散布、生产数据分析统计,基础信息治理查询、全文检索七个系统。
一、运用GPS等手腕将地面设备、工艺流程、地下管网数字化治理,依照底层数据信息的支持,运用Maptitude二次语言开发,实现了电子地图矢量化、数字化。
二、应用全文检索技术,实现施工总结智能查询,减少技术人员的工作量。
3、利用虚景现实技术,完成了联合站三维动画,实现了从全方位观看站貌及三维工艺流程图,直接点击了解设备大体情形,为下步虚景检查打下基础。
4、应用先进的多媒体技术,成立地面工程图库,通过图像、声音、图片和动画、影片字幕等多方手腕直观的描述了地面工程和生产信息的概况。
五、应用关系型数据库技术实现了与现有快速反映系统相结合,实现通过可视化地图连接到全厂、工区、断块、井组、单井各级生产情形。
油田地面工程信息可视化治理系统的成立,打破了专业界限,在全厂范围内实现了资料流通和共享,提高了资料的利用率和方法的准确率;
为生产现场的治理提供了技术支持,减少经济损失:
减少了工程技术人员的资料统计工作量,使之能够投入更多的精力从事采油工程工艺技术研究,为合理配置技术人员,实现办公自动化打下基础。
自运行以来取得了开发处领导的赞扬和工程技术人员的欢迎。
Oseberg油田借助4D弹性反演确信加密井
Oseberg油田是NorskHydro公司在北海经营的要紧油气田,距挪威海岸约140km,油藏由中侏罗统布伦特组的3个向东倾斜的砾岩断块组成。
Oseberg油田的开采始于1988年,产量顶峰出此刻1992年,1996年产量开始递减,目前约有85%的原始储量已被采出。
NorskHydro公司面临的挑战确实是通过提高采收率使油田的经济价值最大化。
依照4D说明结果,钻加密井是作为提高采收率的有效途径。
处置与数据预处置
数据采纳CGG软件来处置,目标是设计一个优化程序,尽可能重复利用两组数据,并进行弹性反演预处置。
Cambois(2000年)已说明,多次波的能量、剩余时差及子波转变的偏移距会阻碍AVO反演结果,并强调在反演前进行适当的预处置的重要性。
耦合3D地层反演用于弹性反演,弹性参数是基于分层、块状模型估算的,每层的厚度与弹性参数有横向转变,用地震道反演进行估算。
初始层状模型依照说明的层位、地质模型和地层倾角信息来成立,平均层厚度由地震分辨率来确信。
为使反演结果能用已知井信息进行质量操纵并查对,井信息不用于初始建模与约束。
开发的约束与耦合4D反演法,将一处老资料的反演结果用于下一处老资料的初始模型,在储层段修改被约束储层。
在这些储层内,能够只修改层厚度,或只修改弹性参数,或同时修改二者。
实验以后,决定只修改弹性参数,并保留1999年测定的储层。
反演结果是岩石特性的3D数据体(阻抗、柏松比等)与层位间的地震反射系数相关,这一点与地震振幅数据相反。
Oseberg油田的前期实验已说明,通过3D虚拟现实可视化系统综合应用储层模型和井数据反演结果较好。
对两处老资料的声波阻抗(AI)和泊松比(PR)数据进行深度转换,并与井数据和储层模型一路输入NorskHydro的InsideRealityVR系统中,对各类数据体进行挑选。
4D地震与4D弹性反演已被证明在Oseberg油田的应用是成功的。
4D弹性反演法结合现代3D可视化技术已展现了其庞大潜力,数据已被成功用于指导加密井位的确信。
对Oseberg油田以后的工作将更多地集中于反演结果和孔隙压力与饱和度之间转变。
(摘自CNPC网)
利用波阻抗反演预测地层孔隙度
孔隙度资料能直接反映储层孔隙发育情形,是储层描述中的一个重要参数。
而测井说明的孔隙度,只能在有钻井的位置从纵向上对地层孔隙发育情形进行评判,假设要在横向上对地层孔隙发育情形进行评判,就需要借助地震反演资料来进行。
要进行地层孔隙度预测,第一要预测目的层岩性。
关于碎屑岩地层,需要给出目的层段的泥岩百分含量平面图。
(1)可行性研究
第一,要能够利用速度参数来区分不同岩性,研究区内各类岩性的地层是不是具有不同的速度特点,这些特点在现有的资料中可否识别,这是整个岩性预测的前提。
第二,研究区内速度的一样转变规律和速度本身的误差。
第三,分析工区内的地质条件、研究程度与上述资料条件、地球物理条件是不是匹配,如在构造复杂地域,地震资料分辨率又不高,就不能进行高精度的岩性预测。
最后,应从地质条件上尽可能排除其他干扰因素。
(2)数据预处置
若是地层是倾斜的,要利用视速度定理将叠加速度转换成层速度。
通常需要排除异样压实段的数据,若是数据过小不能剔除,那么需要对数据进行压实校正。
其方式是计算出异样压实段数据的重心与正常压实曲线的距离,然后将压实段的数据平移到正常压实线上。
地层孔隙度随埋深的增大而减小,为了排除孔隙度和压实胶结程度的阻碍,需要将全数地层速度数据按速度趋势转变规律平移到某层的深度基准线上来。
(3)岩性预测
进行孔隙度预测的地层往往是可能含气的砂体,针对该砂体的研究范围应包括砂体及上、下泥岩围岩段的整个深度范围,在上、下围岩段中尽可能包括大段纯泥岩地层。
如此能够提高计算泥岩百分含量的准确度。
b.搜集纯泥岩、砂岩的速度资料
在必然深度范围内,由于不同岩性具有不同速度特点,能够利用速度资料来区分岩性。
关于碎屑岩地域,第一要确信纯砂岩和纯泥岩的速度(VP,泥和VP,秒)。
利用多井交会图的方式,做出目的层范围内的GR-AC交会图。
在高GR的散点区能够确信纯泥岩的速度值,低GR的散点区能够确信纯砂岩的速度值。
在小规模的平面范围和深度范围内,地层速度的下降和地层泥质含量的增加呈正相关,因此,可用速度资料来计算目的层的泥质含量。
给出的泥质含量平面图在过井位置与测井说明的泥质含量可能有必然不同,需要用测井说明的目的层泥质含量进行校正,使给出的泥质含量平面图加倍准确。
(1)孔隙度计算
层速度与孔隙度之间有超级紧密的关系,依照Wyllie公式用速度资料计算地层孔隙度。
需要注意的是,计算出的孔隙度没有考虑油气的阻碍。
若是地层含有油气,计算出的孔隙度会比实际孔隙度偏大,由于通常把具有大孔隙度的地层作为油气有利区域,因此,在实际计算中应考虑油气校正。
(2)孔隙度校正
计算出的地层孔隙度与测井说明孔隙度有必然不同,能够将井旁计算的孔隙度数据与钻井说明的孔隙度数据进行统计分析,取得两种数据的不同。
对计算出的地层孔隙度进行不同校正后,所取得的结果更接近于实际情形。
通过对波阻抗数据体和测井说明资料的分析,成立地震速度数据体与地层岩性的相关关系,并利用Wyllie公式预测地层孔隙度的平面展布情形。
经实际应用验证,这种方式取得的结果接近实际情形
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