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隨著油氣勘探開發(fā)進(jìn)入更惡劣的環(huán)境，石油天然氣工業(yè)將更多的精力投入到鉆井和完井上，以創(chuàng)新技術(shù)提高北極、深水和高壓高溫（HP/HT）的井下作業(yè)為目標(biāo)。

殼牌石油公司在美國阿拉斯加州楚科奇海和巴倫支海上，開始了鉆井作業(yè)；埃克森美孚與俄羅斯石油公司合作研究北極，由此，石油天然氣工業(yè)正在進(jìn)入更惡劣氣候條件中，尋求石油和天然氣儲(chǔ)量。創(chuàng)新者也正努力預(yù)測(cè)行業(yè)對(duì)北極氣候環(huán)境中油氣開發(fā)的需求。同時(shí)，深水鉆井與西非、東非、巴西和美國墨西哥灣的海上生產(chǎn)將呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)，在這些最有利勘探目標(biāo)區(qū)，安全也越來越受重視。

在許多這樣的惡劣條件地區(qū)中，更深的儲(chǔ)層增加了對(duì)高溫高壓的挑戰(zhàn)。石油天然氣工業(yè)利用提高惡劣環(huán)境中開采效率的新井下工具與工藝，解決這些更具挑戰(zhàn)性的問題。

與此同時(shí)，在全球范圍內(nèi)，更加受人關(guān)注的頁巖層，也正推進(jìn)油氣工業(yè)研發(fā)新型工具與技術(shù)，幫助頁巖開采實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)最大化。

北極作業(yè)鉆井船

由韓國三星重工巨濟(jì)造船廠（Geoje shipyard）為瑞典Stena鉆井公司建造的第一艘冰區(qū)航行鉆井船。對(duì)于新建“Stena IceMAX”號(hào)鉆井船，Stena公司已經(jīng)獲得了殼牌全球鉆井的五年合同，該船是世界上首艘采用動(dòng)力定位、雙井架帶有冰區(qū)十1A1級(jí)船級(jí)符號(hào)的超深水鉆井船。

該船是為北極環(huán)境條件實(shí)施安全而又高效作業(yè)設(shè)計(jì)的。它的排水量為98000公噸，總長度為228米（752英尺），寬為42米（138.6英尺）。該船能夠鉆探到10,700m（35,310 ft）總深度，且在3,030m（10,000 ft）水深中，以現(xiàn)代化設(shè)備可容納180人，主要特點(diǎn)包括船體冰級(jí)為PC-5，安裝有6個(gè)5500kW的ICE-10冰級(jí)符號(hào)的方位推進(jìn)器，甲板起重機(jī)可以在-30℃的環(huán)境下操作，符合耐寒基本要求。

據(jù)悉，殼牌將使用該鉆井船鉆探它的第一口深水項(xiàng)目即法屬圭亞那（French Guiana）海上作業(yè)。

鉆井液

鉆井液是為替代瓜爾膠而研發(fā)的。瓜兒膠替代物可以應(yīng)對(duì)兩個(gè)問題——來自瓜爾豆的殘留物和瓜爾供應(yīng)的不確定性——由哈里伯頓公司研發(fā)的。該公司在市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)了一種聚合物，就是瓜膠特征有效的替代物，且沒有任何殘留物，被認(rèn)為是PermStim產(chǎn)品的基礎(chǔ)。

哈里伯頓增產(chǎn)措施銷售經(jīng)理Ward Dempsey說：“我們還需要良好的支撐劑輸運(yùn)，因?yàn)槲覀冃枰獙⒋罅康纳爸糜诹芽p網(wǎng)絡(luò)中。”

哈里伯頓公司應(yīng)用具有導(dǎo)控性的PermStim，首先在落基山脈地區(qū)DJ盆地中29口直井，其次，在威利斯頓盆地（Williston）40口水平井和綠河盆地（Green River basin）20口井。

該鉆井液被哈里伯頓用于鷹福特（Eagle Ford）鉆井中，導(dǎo)致了更強(qiáng)的返排能力，從而提高生產(chǎn)。據(jù)相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，正是由于增加了一個(gè)PermStim系統(tǒng)，能夠算出用了多少清潔液，并且具有更少的殘余流體。因此，四口作業(yè)井的出產(chǎn)量增加了約20%。

另一種是高溫鉆井液，它由斯倫貝謝子公司M-I SWACO公司推出的適用于超高溫條件下的新型鉆井液即Rhadiant抗高溫非水基鉆井液體系，它消除了鉆井液產(chǎn)品的老化，并防止了井壁垮塌問題，這為改善測(cè)井條件提供了薄濾餅。

M-I SWACO公司總裁Joe Bacho表示，隨著井筒接近260℃（500℉）臨界值，需要鉆井液確保在井組成和裸眼井測(cè)井的整個(gè)過程中持續(xù)穩(wěn)定一致的性能。

Rhadiant鉆井液體系的特別制定，維持一個(gè)穩(wěn)定的流變剖面。即使在靜力學(xué)條件延長時(shí)，這種鉆井液體系仍保持極端溫度下的穩(wěn)定性。穩(wěn)定的流變性和極薄濾餅為測(cè)井、套管和固井作業(yè)清除障礙。這些特征能夠保證精準(zhǔn)的射孔位置、優(yōu)化完井和改善儲(chǔ)層描述。

 

連續(xù)油管鉆井

根據(jù)AnTech公司，在堪薩斯科羅拉多邊境堪薩斯Niobrara地層的淺儲(chǔ)層中，五口連續(xù)油管鉆井（CTD）中最后兩口井，在垂直孔中使用鉆井泥漿獲得成功。

最后兩個(gè)水平井的增斜井段用泥漿鉆探時(shí)使用8½鉆頭。其中。第一水平井鉆得垂直深度（真垂深）為332米（1090英尺），側(cè)向位移大于442米（1450英尺）。另一個(gè)水平井所鉆得垂直深度（真垂深）為334米（1096英尺），側(cè)向位移為336米（1103英尺）。

 

這是固態(tài)陀螺儀首次用于定向隨鉆測(cè)量，可為所有傾斜度提供可靠的數(shù)據(jù)（垂直井、水平井和增斜井段），甚至它可以在套管中精準(zhǔn)定位。

井下工具

結(jié)合定向精度，為優(yōu)化目標(biāo)層的布井方式，斯倫貝謝子公司PathFinder公司為最初的分層界限推出了具有鉆頭井斜、伽馬射線成像功能的iPZIG工具。

該井下工具是專為非常規(guī)石油和天然氣市場(chǎng)與高效鉆井研發(fā)的，其服務(wù)可以更好地定向控制，直接定位后面的鉆頭，有助于精準(zhǔn)鉆井。儲(chǔ)集層巖性變化和井底鉆具定位被確定，從而使導(dǎo)向決策在生產(chǎn)帶的時(shí)間更長。

“iPZIG服務(wù)是惟一的工具，提供整個(gè)自然伽馬射線成像數(shù)據(jù)與近鉆頭動(dòng)力傾斜,”該公司總裁 Derek Normore說，“地質(zhì)導(dǎo)向迅速調(diào)整井眼軌跡，這降低了定向鉆井風(fēng)險(xiǎn)，并允許最佳井位在關(guān)鍵井段中。”

該服務(wù)已成功在北美和澳大利亞的煤層氣、重油、頁巖的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。據(jù)相關(guān)人士表示，根據(jù)實(shí)時(shí)成像確定的地質(zhì)特征有助于地質(zhì)導(dǎo)向的解釋。

控制壓裂起始點(diǎn)，貝克休斯研發(fā)了控制水力壓裂起始點(diǎn)的DirectConnect，這增加了油藏接觸面，它主要是通過使用裸眼封隔器，隔離多級(jí)壓裂和球驅(qū)動(dòng)滑套，使壓裂處理轉(zhuǎn)向地層。

隨鉆測(cè)井

巖石物性測(cè)量。斯倫貝謝公司推出了無源脈沖中子隨鉆測(cè)井（LWD）服務(wù)，該服務(wù)以脈沖中子發(fā)生器技術(shù)為基礎(chǔ)，NeoScope提供了靠近鉆頭的實(shí)時(shí)測(cè)量，在整個(gè)鉆井環(huán)境中指導(dǎo)解釋。

“基于緊湊設(shè)計(jì)和脈沖中子技術(shù)，該服務(wù)系統(tǒng)節(jié)約了鉆井時(shí)間，降低了風(fēng)險(xiǎn)，并提供了一套全面的巖石物性測(cè)量。”斯倫貝謝鉆探測(cè)量相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

該技術(shù)已經(jīng)在30多個(gè)國家的200多個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，NeoScope服務(wù)系統(tǒng)不僅提供了高質(zhì)量鉆井?dāng)?shù)據(jù)，而且還降低了作業(yè)及技術(shù)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。例如，該服務(wù)用于采集非洲定性鉆井中一組完整的巖石物性測(cè)量數(shù)據(jù)。由NeoScope測(cè)量所采集的數(shù)據(jù)為用戶節(jié)省了七天時(shí)間，同時(shí)提供了成功評(píng)估該井所需要的數(shù)據(jù)。

隨鉆聲波測(cè)井儀。因?yàn)轫搸r的超低滲透性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上可行的生產(chǎn)速度需要水平鉆井和水力壓裂。復(fù)雜頁巖儲(chǔ)層的水平井要求為成功的布井方式和最大油氣開采獲得實(shí)時(shí)井下數(shù)據(jù)。

作業(yè)者依靠隨鉆測(cè)井工具（LWD）獲得的數(shù)據(jù)確定甜點(diǎn)，優(yōu)化布井方式，并制定壓裂和增產(chǎn)方案。

鉆井隔水管

由海洋工程公司研發(fā)的兩個(gè)復(fù)合泡沫塑料用于鉆井隔水管，作業(yè)深度達(dá)4,545m（15,000ft）。“更深水域中的鉆井作業(yè)，例如墨西哥灣和巴西海上作業(yè)，要求安裝超重隔水管，”國際業(yè)務(wù)開發(fā)負(fù)責(zé)人Jim Hamilton表示，“要求達(dá)到這些水深作業(yè)的機(jī)械性能在增加，同時(shí)可用浮力不能減少，因此，泡沫濃度的降低就是為了改進(jìn)機(jī)械性能”。