連續(xù)油管鉆井在能源轉(zhuǎn)型中的作用
時(shí)間:2024-10-28 15:48
來(lái)源:2024石油與裝備10月刊
作者:小編


連續(xù)油管鉆井是現(xiàn) 有技術(shù)如何幫助 石油和天然氣行 業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零排放 的一個(gè)很好的例子。 能源轉(zhuǎn)型這個(gè)話(huà)題已經(jīng)進(jìn)入 了我們的日常生活和主流媒體, 它可以影響政治決策和投票結(jié) 果。2023 年年底在阿聯(lián)酋迪拜舉 辦的聯(lián)合國(guó)氣候變化會(huì)議進(jìn)一步 將其納入了主流發(fā)展方向。 隨著世界各地的企業(yè)和政府 希望確保他們及其供應(yīng)鏈盡可能地 向著綠色的方向發(fā)展,找到利用現(xiàn) 有技術(shù)來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法 至關(guān)重要。
連續(xù)油管鉆井技術(shù)
連 續(xù) 油 管 鉆 井(CTD) 可 以提供這項(xiàng)技術(shù),能讓許多人沿 著通往凈零排放的道路上前行。 CTD 技術(shù)能夠提供一種獲得關(guān)鍵 綠色能源的解決方案,能提供一 些安全儲(chǔ)存綠色能源的有效方法。 還可延長(zhǎng)一些老舊或資源枯竭油 井的壽命,提供一些控制方法, 使通常難以控制的能源實(shí)現(xiàn)安全 管理。還可以可接受的投資尺度 實(shí)現(xiàn)所有的這些目標(biāo),特別是在 與找準(zhǔn)油層和鉆探新井位相比較 時(shí)所起的作用。 為什么要使用 CTD ?使用 CTD 的原因因具體應(yīng)用而異,但 主要的原因是:1)通管或小井眼 側(cè)鉆;2)欠平衡鉆井;3)需要 專(zhuān)業(yè)的控壓鉆井 / 欠平衡鉆井技 術(shù)鉆高壓的井時(shí);4)遠(yuǎn)程操控鉆 井作業(yè)。CTD 最常用的井底鉆具 組合直徑為 3 1/8-in.,可配較 大的 5-in. 外徑的工具,以及較 小的 2 3/8-in. 外徑的工具。因 連續(xù)油管尺寸的實(shí)際限制,井底 鉆具組合的尺寸被限制在 5-in. 以?xún)?nèi)或更小。該技術(shù)最適用于較 小的井眼,如 8 1/2-in. 或更小 的井眼,所鉆的大多數(shù)井井眼直 徑通常在 3 5/8-in. 和 4 3/4-in.之間。其好處通常是再入鉆井或 鉆淺層氣井和淺層油井。考慮到 CTD 的另一種用途,它是一種儲(chǔ) 層鉆井技術(shù),所以越靠近儲(chǔ)層鉆 進(jìn),CTD 技術(shù)就越有價(jià)值,得到 的利益就越大。 生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存碳?xì)浠?物,減少排放。能源轉(zhuǎn)型的一個(gè) 關(guān)鍵因素是石油和天然氣部門(mén)需 找到確保碳?xì)浠衔锉M可能清潔 和高效地開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及使用這些油氣資源的方法。許多 人正在考慮開(kāi)發(fā)新的技術(shù)來(lái)助力 這一工藝過(guò)程,但采用新的技術(shù)方法,成本效益對(duì)于成功與否則 非常重要,更重要的是,對(duì)于這 項(xiàng)工作的可持續(xù)性至關(guān)重要。
連續(xù)油管鉆井對(duì)行業(yè)的貢獻(xiàn)
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的井進(jìn)行再入 處理以及再入井眼鉆水平井, 開(kāi)采這些井最后的油氣資源, 是一種謹(jǐn)慎且經(jīng)濟(jì)上有利可圖 的策略。這種方法,不是要鉆 一口新井,它并不意味著你獲 得的產(chǎn)量就會(huì)較低;事實(shí)上, 其產(chǎn)量非常具有可比性。成功 的關(guān)鍵是要確保設(shè)計(jì)準(zhǔn)確無(wú)誤。 以下給出一個(gè)成熟油田原始儲(chǔ) 層枯竭時(shí)規(guī)劃過(guò)程的范例。 在這種情況下,石油公司可 以選擇側(cè)鉆作業(yè),選擇一條遠(yuǎn)離 現(xiàn)有井筒原始?jí)毫Φ膮^(qū)域,或者 可以選擇一條處于油層套管上方 的其它產(chǎn)層進(jìn)行側(cè)鉆作業(yè)。不過(guò), 需要充分了解套管側(cè)鉆開(kāi)窗造斜 點(diǎn)處的地層與儲(chǔ)層之間的地層屬 性。如果某些地層存在某種問(wèn)題, 就需要對(duì)是否可以降低造斜點(diǎn)以 避開(kāi)這個(gè)問(wèn)題區(qū)域,或者是否需 要在鉆井設(shè)計(jì)中對(duì)問(wèn)題區(qū)域?qū)嵤?操控應(yīng)采取的措施進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估, 以確保將要進(jìn)行的側(cè)鉆作業(yè)準(zhǔn)確 鉆入期望的儲(chǔ)層。
在此階段還應(yīng)評(píng)估預(yù)期的鉆 井液體系,因?yàn)樗鼘⒋_定對(duì)設(shè)備 的要求,對(duì)作業(yè)預(yù)算會(huì)產(chǎn)生重大 影響。也是評(píng)估完井需求的時(shí)候 了,特別要關(guān)注的是層間隔離。 例如,上面提到的是否存有需要 與儲(chǔ)層進(jìn)行隔離的地層,如果有 是否可以采用可膨脹的封隔器進(jìn) 行封隔,或者是否需要固井作業(yè) 實(shí)施封固?每個(gè)需要考慮的因素 都會(huì)在對(duì)控壓鉆井或欠平衡鉆井 的制定中采用 CTD 的適用性產(chǎn)生 連鎖反應(yīng)。 完成初步規(guī)劃后,確保現(xiàn)有 的井適合側(cè)鉆作業(yè)是下一個(gè)關(guān)鍵 步驟。需要對(duì)這些井的完整性、 目前的油氣產(chǎn)量、油層位置、套 管 / 油管尺寸以及抵達(dá)定向目標(biāo) 的能力進(jìn)行篩選。一旦建立好初 始井的列表,就應(yīng)審查每口供體 井(一個(gè)單井眼中再鉆一個(gè)井眼) 可用的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。 在一些較小的平臺(tái)上開(kāi)采過(guò) 多年的老油井,還應(yīng)考慮每口井 在該平臺(tái)上的占地大小,如果需 要的話(huà),還要尋求擴(kuò)展許可。一 個(gè)最小的平臺(tái),尺寸大小至少也 應(yīng) 在 200 x 300 ft. 左 右, 但 還 要根據(jù)所用的設(shè)備,需要有一定 的靈活性。在某些情況下,可能 只是平臺(tái)沒(méi)有維護(hù)到它的邊界, 但權(quán)限還在,因此鉆井平臺(tái)只需 為作業(yè)做好鉆前準(zhǔn)備。 套管和固井施工的完整性都 是成功作業(yè)的關(guān)鍵。如果沒(méi)有進(jìn) 行聲幅測(cè)井對(duì)固井質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估, 則應(yīng)在 CTD 作業(yè)展開(kāi)之前完成這 項(xiàng)工作,以便在需要的時(shí)候可以 進(jìn)行補(bǔ)救性的固井施工。理想的 情況下,此時(shí)還應(yīng)進(jìn)行套管試壓 作業(yè),以驗(yàn)證套管末端的完整性 以及地層的承壓性。一旦選擇了 供體井,就可最終確定井眼軌跡, 井的施工就能按計(jì)劃進(jìn)行。 CTD 可減少非生產(chǎn)時(shí)間和作 業(yè)成本。
通過(guò)正確的設(shè)計(jì)和鉆前 準(zhǔn)備,可以獲得與新井相同的生 產(chǎn)收益,而且還可以最小的成本 快速完成施工。幾乎不需要現(xiàn)場(chǎng) 準(zhǔn)備。也不需要將大量的新設(shè)備運(yùn)往井場(chǎng),即使是第一步就已經(jīng) 節(jié)省了一些資源。采用 CTD 還會(huì) 對(duì)工作環(huán)境產(chǎn)生一定影響,它可 降低噪音等級(jí)、廢氣排放和鉆井 廢料。盡管這些益處對(duì)能源轉(zhuǎn)型 的貢獻(xiàn)相對(duì)較小,但這都非常重 要,這種策略明顯顯現(xiàn)出比在新 井場(chǎng)鉆一口新井更具優(yōu)勢(shì)。 成本。邁向凈零排放的企業(yè) 所面臨的一個(gè)主要障礙就是成本。 利用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)現(xiàn)有油井進(jìn)行促 產(chǎn)作業(yè),這意味著它能抵消多項(xiàng) 直接成本,促使一些公司無(wú)需進(jìn) 行大量投資,還能對(duì)環(huán)境帶來(lái)好 處。CTD 還具有一些其它的經(jīng)濟(jì) 優(yōu)勢(shì),可以鼓勵(lì)各公司采用這種 環(huán)保方法。優(yōu)點(diǎn)包括: 低動(dòng)員性;處治井漏的能力; 加快起下速度;最大限度地縮短 從決策到實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)能的時(shí)間;交 替進(jìn)行過(guò)平衡和欠平衡作業(yè);在 實(shí)施 CTD 作業(yè)時(shí),這些經(jīng)濟(jì)因素 可能會(huì)對(duì)決策產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的影響。 如果人們能夠證明環(huán)境因素與投 資因素一樣突出,那么應(yīng)該不會(huì) 有什么障礙。
CTD 對(duì)清潔能源的影響
對(duì)使用清潔能源至關(guān)重要的 領(lǐng)域,CTD 能發(fā)揮真正的作用。 CTD 技術(shù)可用于鉆井儲(chǔ)氫見(jiàn)圖 1 (儲(chǔ)氫工藝)和碳捕獲儲(chǔ)存工藝 見(jiàn)圖 2,這兩者都是能源轉(zhuǎn)型的 關(guān)鍵要素。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)去年發(fā) 布的一份報(bào)告指出,除非英國(guó)政 府立即啟動(dòng)大規(guī)模儲(chǔ)氫設(shè)施的建 設(shè),否則到 2050 年將無(wú)法實(shí)現(xiàn) 具有法律約束力的凈零排放目標(biāo)。 報(bào)告還指出,盡管具有巨量風(fēng)能 和太陽(yáng)能貢獻(xiàn)的電力系統(tǒng)提供了 最低成本的電力,但擁有能夠儲(chǔ) 備和快速提取能源的大型儲(chǔ)能設(shè) 施則至關(guān)重要,這將有助于確保 能源安全和國(guó)家主權(quán)。 所 有 這 些 都 表 明, 氫 氣 儲(chǔ) 存和碳捕獲儲(chǔ)存的井對(duì)于未來(lái)幾 年的能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。利用像 CTD 這樣的現(xiàn)有技術(shù),將使各個(gè) 組織能夠?yàn)闅錃夂吞疾东@儲(chǔ)存做 好準(zhǔn)備,這將為各國(guó)提供更清潔 的能源選擇,更重要的是,還能 為確保其能源主權(quán)提供一種重要 儲(chǔ)備。 地?zé)釕?yīng)用。地?zé)崮鼙淮蹬鯙?一種最有利的能源。它是一種環(huán) 保資源,存在于許多地區(qū),不依 賴(lài)于天氣,與風(fēng)和海浪不同,而 且在許多方面,地?zé)嵘踔聊軇龠^(guò) 一些更傳統(tǒng)的能源。無(wú)需燃燒化 石燃料即可從地球中提取地?zé)崮埽?這意味著地?zé)崮芸赡苁菍?shí)現(xiàn)凈零 排放的關(guān)鍵組成部分。
然而,依 靠化石燃料發(fā)電的能力確實(shí)帶來(lái) 了一些挑戰(zhàn)。 利用地?zé)豳Y源發(fā)電需要具備較高的地?zé)釡囟龋@也使得它是 一項(xiàng)非常困難和昂貴的任務(wù)。尋 找新的、更深的地?zé)豳Y源區(qū)域增 加了技術(shù)難度和財(cái)政負(fù)擔(dān)。更深 的地?zé)豳Y源通常存在于較硬的地 質(zhì)構(gòu)造中,當(dāng)然這是與傳統(tǒng)的碳 氫化合物儲(chǔ)層相比較得出的結(jié)論。 項(xiàng)目成本的很大一部分可 能會(huì)花在勘探與鉆井階段,因此 不太容易證明其合理性。然而, CTD 可以降低地?zé)峋@探的成 本和風(fēng)險(xiǎn),即使在較深和更具挑 戰(zhàn)的地質(zhì)構(gòu)造中也可運(yùn)用。由于 CTD 技術(shù)能夠更快地完成鉆井作 業(yè),能在更短的時(shí)間內(nèi)使油井投 產(chǎn),因此可立刻將成本降下來(lái), 縮短投資回報(bào)的時(shí)間。 與地?zé)徙@井相關(guān)的一個(gè)主要 問(wèn)題就是井漏。井漏會(huì)導(dǎo)致鉆井 周期延長(zhǎng),推高鉆井成本。井漏 是指鉆井過(guò)程中遭遇高滲透性地 層鉆井液或水泥漿部分或全部漏 失、或遭遇自然或誘發(fā)性裂縫發(fā) 生井漏的工程現(xiàn)象。與地?zé)峋?關(guān)的地層高溫也給鉆井液的維護(hù) 帶來(lái)了挑戰(zhàn)。盡管井漏得到了業(yè) 界廣泛的研究和討論,但它仍然 是鉆井過(guò)程中人們所面臨的一個(gè) 挑戰(zhàn)性問(wèn)題。而 CTD 也能提供這 方面的幫助。由于 CTD 可以比較 容易地實(shí)施控壓鉆井,因此可以 減少發(fā)生井漏的幾率,有助于節(jié) 省時(shí)間和成本,這也使得地?zé)峋?的建井成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的提議。
合作而非競(jìng)爭(zhēng)
CTD 可通過(guò)多種方式促進(jìn)能 源轉(zhuǎn)型,包括對(duì)現(xiàn)有的井實(shí)施側(cè) 鉆作業(yè),而無(wú)需鉆新井開(kāi)發(fā)某些 新油層。CTD 還可在捕獲到二氧 化碳和氫氣后對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)存,以 及開(kāi)采地?zé)豳Y源,消除了與這條 路徑相關(guān)的許多風(fēng)險(xiǎn),成為許多 人認(rèn)為的最清潔的凈零排放途徑。 然而,能源轉(zhuǎn)型長(zhǎng)期的成功 關(guān)鍵是不需要在這里重新發(fā)明轉(zhuǎn) 輪。CTD 只是一個(gè)證明點(diǎn),突出 了該行業(yè)已經(jīng)存在的許多所需技 術(shù)的事實(shí)。不需要大規(guī)模新的投 資來(lái)尋找更清潔的技術(shù)實(shí)現(xiàn)凈零 排放。 相反,該行業(yè)需要關(guān)注現(xiàn)有 技術(shù),例如 CTD 和“回收”,利 用創(chuàng)新設(shè)計(jì)向凈零排放邁進(jìn)。忽 視石油天然氣領(lǐng)域已經(jīng)使用的技 術(shù),而這些技術(shù)被認(rèn)為只能用來(lái) 開(kāi)發(fā)化石燃料,則是一種幼稚的 認(rèn)識(shí),坦率地說(shuō),如果是那樣, 將會(huì)減緩實(shí)現(xiàn)凈零排放的進(jìn)程。 如果不考慮 CTD 等現(xiàn)有技術(shù),許 多人考慮包括碳捕獲儲(chǔ)存或地?zé)?井在內(nèi)的方案,那么成本則會(huì)高 得令人望而卻步。
另一個(gè)必須考慮的因素是, 如果能源轉(zhuǎn)型要取得成功,那么 合作而非競(jìng)爭(zhēng)才是取得進(jìn)展的關(guān) 鍵。這在很大程度上讓希望獲得 相同和最終結(jié)果的團(tuán)體似乎站在 了對(duì)立面,而不是共同努力實(shí)現(xiàn) 凈零排放。他們正在分崩離析, 使任務(wù)里程拉的更長(zhǎng)、更昂貴, 最壞的情況是不可能實(shí)現(xiàn)。 必須承認(rèn),邁向凈零排放對(duì) 地球來(lái)說(shuō)是件好事。與此同時(shí), 需要做出類(lèi)似的確認(rèn),如果世界 要在 2050 年之前實(shí)現(xiàn)碳減排目 標(biāo),那么石油和天然氣則需要繼 續(xù)成為能源結(jié)構(gòu)中的一部分,僅 占其當(dāng)前水平的 20%。如果一種 方法被禁用而另一種方法可開(kāi)放 使用,那么就不會(huì)沒(méi)有解決方案。 如果能源轉(zhuǎn)型要取得成功,方法 的重疊或交互使用則至關(guān)重要。 通過(guò)合作,在凈零排放的世 界中,接受石油和天然氣的使 用仍發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)確 保我們著眼于石油和天然氣行 業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)能源 轉(zhuǎn)型,那么就可以真正邁向更 綠色的未來(lái)。