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先進的井下系統廣泛采用光譜技術，這不僅僅屬于創新，也促使鉆井技術取得了巨大的進展。今天，相當廣泛、全面的技術可選方案推動著鉆井市場。某些系統如旋轉導向系統可歸于一個完全創新的開端，大多先進技術都是在利用現有的技術基礎上實現增量式的提高。

雖然井下工具市場要快于地質年代，但是它的進展通常來說比較緩慢。其中，比較小的變化主要表現為制造更穩健的組件、化工材料組成的變化，有時，相互競爭的技術融合影響著作業者鉆井及完井的方式?，F場試驗、破損及作業者之間的協同R&D（研發）和服務可為大家提供彼此分享本領域的創新機會。

常規油氣藏及海洋開發作業代表著技術創新的價值，然而，近幾年內，頁巖革命再次很好地證明了技術的巨大進步是作為一種增量式工藝而不是一個徹底的大革命。

需要產生效益的先進技術

在德克薩斯州沃斯堡召開的“非常規天然氣勘探開發（DUG）大會”上，咨詢顧問James Wicklund表示，先進技術的優勢主要體現在兩方面即降低成本和提高采收率。

勘探開發公司和服務公司之間的競爭是一貫的。“勘探開發公司提供地質科學和作業。”Wicklund說：“而油田服務公司則提供技術與裝備，這一直是一個誰獲得回報的問題。”

新技術的循環細化過程促使回報需求的投資增加。“無論我們是否獲得絕對或相對大的提升目前尚有爭論。”Wicklund說。

當前，頁巖氣開采熱潮的焦點集中于通過更好的成本控制與效率獲得的長期、持續的收益。“這改變了一貫的范式。” Wicklund說，對依賴于盲目鉆探的常規油氣勘探開發公司而言，這已是一場“賭博”?，F在，頁巖氣的開發及生產已經成為制造業的一個重要課題，其工業化為重復作業特征的環境提供了更具預期的結果。

Wicklund說：“這些項目是可預期的，且它們需要高的投資成本，因此，需要更多的人員投入到這些頁巖層中，最終實現成本的回收。”“ 實際上，收益是能夠計算出來的，投資者能可以根據哪個公司正在獲得回報來判斷。”

揭開技術革命的帷幕

在全球，水平鉆井技術、PDC鉆頭、壓力泵及支撐劑共同作用，可以大大優化頁巖層開發的方式。其重要的一點是，人們認為事實上頁巖革命在2007年已經開始。1989年，貝克休斯公司已經在采用水平鉆機了，壓裂泵也已經發展了近60年。“這些技術可以說都是暫時的，事實上，技術革命也不會即刻發生的，更重要的是這些技術的融合以及它們持續細化最終為頁巖的進一步開發掃除了障礙。”Wicklund說，“ 現在討論的是技術與創新推動著投資，還是投資推動著技術與創新。”

以斯倫貝謝的HiWAY壓裂體系為例，他表示，該技術對美國主力氣田Haynesville及鷹福特頁巖的開采增產具有重要的意義，鷹福特頁巖在采用HiWAY壓裂期間，涉及了與之相關的所有設備，但惟一不同的是化學與技術的融合，對于頁巖層而言，并沒有全新的、突破性的技術進入其市場，頁巖層的開發主要依賴于技術的持續細化來推進。

技術持續細化的主要目標是油氣開采率的最大化。“油田服務行業的首要目標及其最高回報率就是提供技術來確保這些工作的進展。”Wicklund說，“油田行業的發展不斷改進技術，勘探開發公司也將繼續很好地完成作業，從而可以取得盡可能大的回報。”

先進的工具及系統需要通過反復的試驗進行改進，目的在于最終的效益。作業者與服務公司在識別技術前景薄弱環節及共同設計一個解決方案方面存在著共同利益。

“擁有技術、技術的持續改進及成功地運營業務就是最終的效益，這將在很大程度上有助于企業及其股東實現經濟效益。”羅伯特銀行執行副總裁兼首席運營總監Swift Energy在美國沃斯堡市DUG會議上表示。

新旋轉導向系統提高鉆井速度

非常規油氣的開發得益于鉆探過程的平穩與快速進行。通過較快的開鉆，作業者能夠大幅縮短鉆井周期。即便是在高粘滑環境中，定向鉆井應用的首要目標是消除滑動，實現一致的導向及高的機械鉆速。隨著更好鉆孔質量下的平滑曲線與直切線能夠產生更有效的壓裂作業與較高的生產率。經試驗證明，貝克休斯的AutoTrak曲線旋轉導向系統非常有利于提高鉆速與生產效益。該系統提供了持續的鉆柱旋轉，其通過減少摩阻扭矩使得整個效率最大化，可以確保高質量井身、較好的井眼凈化及較少的清潔時間。

實踐證明，該技術對非常規油氣藏的開發具有更好的鉆井經濟效益，可以保證最佳的井筒位置和快速的鉆井速度。

機組被作為一個一體化解決方案而設計，其具有方位角伽馬射線實時的特征，以精準的近鉆頭測量提供準確的導向。慢速旋轉缸套上的裝置可以保持精準軌跡與適當循環，用于攜帶孔外碎屑。地面控制的定向能力能夠維持整個鉆井方案，并允許所需的鄰近備用設備目標的變化。該公司的PDC鉆頭技術可以實現更好的鉆壓、提高壓裂效率及保證在艱難地層中的使用壽命。

獲得成功應用效果

在美國阿巴拉契亞盆地尤蒂卡地層，貝克休斯可鉆到8°/30.5m （8°/100ft）狗腿嚴重度造斜段，作業者的鉆井方案包括避免井總深過硬的要求與客戶非常重視的機械鉆速。

作業者使用貝克休斯AutoTrak曲線旋轉導向系統鉆井，該系統大幅縮減了鉆井總時間，這主要取決于658m（2,159ft）曲線及2,274m （7,462ft）井段的三維剖面。與常規探邊井相比，該公司的鉆井系統節約了兩天的鉆井時間。

新的試車工具可確保完井管柱成功作業。對某些油藏而言，需要對完井管柱的適當位置進行挑戰，否則，這將不能縮減成本，也需更多的非常生產時間。由于試車工具的改進與提高，這個問題變得更容易了。

例如，深部套管工具（DTC）公司的Shalerunner是根據成本有效方法設計的，專門用于頁巖井中的完井套管。該工具將穩定的高速旋轉擴眼鞋增加到完井中，使作業者很好地完成鉆井，由于在完井中，工具自身具有清洗、擴孔及重建井眼的能力，因此，它能夠減少劃眼起下鉆的時間，這對完井而言，不需旋轉，也不存在風險了。據深部套管工具（DTC）公司負責人表示，該技術提供了風險管理方面的一個簡單“即插即用”的解決方案。

此工具的設計是專門用于集成所有完井管柱，實現充填作業。它可以消除清洗劃眼起下鉆的不必要性，完成鉆井周期中的最佳實踐，并為成功鉆井提供了額外的保險。技術的內在價值提高了井壁失穩安全性，非常適合用于所必須完成起鉆的最合適位置。

在巴尼肯（Bakken）頁巖開采中，該Shalerunner工具主要用于確保超過25個液壓裸眼封隔器及壓裂封套裸眼完井以4½-in起鉆。井眼軌跡是相似的——3,048m（10,000 ft）完井垂直深度（TVD），6,096m （20,000ft）標準井深（MD）且10,000英尺裸眼——水平井段套管鞋，而探邊井要求劃眼起下鉆，因此，作業者不得不消除這完井中的劃眼起下鉆、潤滑井眼及滑動。

現場實踐證明，DCT的Shale runner是一種成功的風險管理工具。當作業者在比較復雜的完井方案失步時，保證一個成功的開鉆已顯得非常有必要，避開非生產時間與縮減整個周期時間有助于實現較低投資與更多產量的良好效益。該新工具能夠顯示所鉆井的全觀。通過一個新的隨鉆測井服務，布署一口水平井時的現場中的一些麻煩可以變得簡單些。

旋轉導向系統現場成效顯著

水平井要求優化井部署。識別問題如裂縫和斷層也可以協助制定完井方案。新的電阻率及隨鉆成像服務現在提供了高分辨率電成像和導電泥漿環境中整個鉆孔周圍的微電阻率測量。斯倫貝謝的MicroScope隨鉆測井工具也增強了儲層評估，其包括薄儲層確定和深入的剖面分析。

該服務在5 7/8-in～6½-in鉆孔中使用4 3/4-in的工具，其測量方位主要是調查的多個深度的側向測井電阻率，同時也測量了方位角伽馬射線（GR）和泥漿電阻率。地層電阻率測量、高分辨率井眼成像和方位角伽馬射線（GR）數據通過高速遙測平臺實時傳輸到地面微測井，該遙測平臺采用先進的壓縮算法促使數據速率最大化。高分辨率電阻率和成像隨鉆服務適宜多樣化的挑戰性環境,包括非常規的頁巖層、碳酸鹽巖和碎屑巖儲層。

在美國懷俄明州，作業者計劃開采Denver-Julesburg盆地的Niobrara組巖的巖性，對此，主要采用水平鉆井和多級水力壓裂相結合的方式。該組由連續側向白堊和泥灰組成。其白堊孔隙率和滲透率相對較低，預計自然裂縫可以增加產量。

從區域歷史鉆井數據看，10米（33英尺）梯段層是最有潛力的井段，其通過現場鉆孔中的裸眼測井可以再次確定，作業者可將3米（10英尺）的氣窗作為最終的橫向目標區。要使井眼在測試井孔的高度斷裂層中確定，這要求非常準確的實時信息來指導導向決策。作業者通過使用MicroScope技術服務可以達到氣井部署所要求的優化開采率的目標，該服務提供了實時電鉆孔成像、方位角GR測量和地層電阻率的多個深度計量。

通過使用PowerDrive旋轉導向系統鉆井，其設計以精準的定向控制、高的機械鉆速、平滑的井眼及較低的曲折率，因而在很大程度上簡化了完井相關裝備的安裝。隨鉆測井實時分析通過比較明顯的地層傾斜角與井眼軌跡，可以得到積極主動的井部署方案。在所期望的白堊巖內，該服務使作業者將914米（3,000英尺）的斷層側向控制在10英尺最好質量的目標范圍。此外，高分辨率MicroScope成像的鉆井分析可以進行裂縫識別、故障判斷和構造分析，最終優化水力壓裂階段的設計。

RFID技術增強下套管作業

多用途能力的擴眼工具非常有助于井眼擴大。井眼擴大作業在阿拉斯加北坡是比較常見的。要實現成功的井眼擴大要求作業者達到預計的總層深（TD），且沒有任何阻礙或延遲。

當鉆探長切線段時，正確的井眼傾斜是至關重要的。鎖定和解鎖擴底鉆頭的能力可以為高速率的泵送和旋轉提供很好的靈活性，從而實現井眼的清潔，尤其適用于短程起下鉆。

其關鍵的優勢在于地表探測擴底鉆頭的能力。大多其它主要的井底動力鉆具（BHA）組件地表探測是在起下鉆之前，因為傳統的擴底鉆頭一旦鎖定，就不再選擇地表探測。因此，RipTide RFID鉆頭能夠在地表鎖定或解鎖，試表明驗，該系統工作效果顯著，可以減少多個深度過程中出現故障的風險，也有助于作者成功鉆井，為其提供了多余的環空，確保達到9 5/8in襯套。

威德福國際公司的RipTide RFID 10625系列是將旋轉導向系統和井底動力鉆具（BHA）相結合在一起的。該工具成功地使中段儲集層由984米（3,228英尺）延伸～3,325米（10,910英尺），其包括粘土巖和砂巖帶的一個2,341米（7,682英尺）頁巖段。保持井眼清潔是鉆探這些地層的主要挑戰。擴眼器和泵的清潔或在套管井中的旋轉的能力是必需的。作業者成功地使9 5/8in襯套達到了總深度。

通過使用RipTide RFID擴眼器，客戶能夠在2,341米（7,682英尺）井段中達到總井深，且可以循環清潔井眼，如果需要額外的擴孔，該擴眼器能夠再次被解鎖，節約了一次起下鉆的過程。

RipTide RFID擴眼器可以根據多次數要求鎖定或者解鎖，RFID技術允許擴眼器以電子方式鎖定和解鎖，提供了特殊的靈活性，其它的優勢還包括提供內徑的一個全井眼。