分析納米襲來(lái)壓裂革新論文
幾年前，人們普遍認為納米技術(shù)需要過(guò)很多年才能真正用于油田實(shí)踐;但在今天，大量的納米技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)在油氣勘探和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。貝克休斯走在油田納米技術(shù)應用的最前沿，本文將介紹幾種對油氣勘探開(kāi)發(fā)產(chǎn)生重大影響的納米技術(shù)新產(chǎn)品。
納米技術(shù)包括納米級的科學(xué)、工程和技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋了納米成像、測量、模擬以及納米級物質(zhì)操控。BakerHughes是為全球油氣行業(yè)提供油田服務(wù)、產(chǎn)品和技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)之一，一直走在油田納米技術(shù)導向產(chǎn)品應用的前沿。
納米技術(shù)產(chǎn)品所實(shí)現的功能是其他產(chǎn)品無(wú)法企及的，IN-Tallic可降解壓裂球就是該技術(shù)的一個(gè)代表。
IN-Tallic可降解壓裂球是由納米級可控電解金屬材料組成，該材料比鋁輕、比低碳鋼強度大，但在特定流體條件下會(huì )降解。降解過(guò)程通過(guò)電化學(xué)反應來(lái)完成，其主要受復合顆粒結構的納米級包覆層所控制。上述納米結構材料具有常規材料所不具備的高強度和獨特化學(xué)特性。
IN-Tallic可降解壓裂球在壓裂過(guò)程中能夠保持其原有形狀和強度，隨后在井投產(chǎn)前或投產(chǎn)后短時(shí)間內降解。浸泡在鹽水中的壓裂球會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而逐漸降解，也就是說(shuō)降解過(guò)程通常發(fā)生在壓裂液和井筒流體存在的情況下，無(wú)需人為添加其他特殊流體。
Baker Hughes的FracPoint分段壓裂系統采用IN-Tallic壓裂球，這種帶活化壓裂球的壓裂系統能夠快速連續地進(jìn)行水力壓裂。上述系統安裝好后，使用裸眼封隔器或水泥環(huán)對儲層段進(jìn)行分段。之后壓裂管柱開(kāi)始作業(yè)，將各種尺寸的壓裂球借助泵注的壓裂液從地表投到目的層段，從而實(shí)現連續壓裂過(guò)程。壓裂完成后，油氣井可以立即投產(chǎn)，IN-Tallic壓裂球在井內降解，以確保油氣流動(dòng)通道暢通且無(wú)油管阻力。整個(gè)壓裂過(guò)程避免了起下鉆操作，減少泵注時(shí)間的同時(shí)，實(shí)現了油藏泄油面積的最大化。
Baker Hughes的SHADOW系列壓裂橋塞是一種永久性橋塞，生產(chǎn)過(guò)程中被設計留在了井底，完全省去了分段射孔完井時(shí)鉆穿橋塞的階段。該橋塞的特點(diǎn)在于具有較大的流動(dòng)內徑，并且使用了IN-Tallic可降解壓裂球，因此油氣可就地流過(guò)橋塞，在節省時(shí)間、降低成本的同時(shí)，消除了撓性油管(CT)阻力帶來(lái)的風(fēng)險。
2013年，分段壓裂系統的壓裂球采用Schlumberger的ELEMENTAL可降解專(zhuān)利技術(shù)。這種鋁質(zhì)金屬材料可以在數小時(shí)至數天內完全降解，降解時(shí)間取決于壓裂球的尺寸、溫度和其他井下條件，這消除了壓裂球被卡住需要清除的風(fēng)險。
Baker Hughes也在大力發(fā)展其與“水力壓裂”相關(guān)的服務(wù)技術(shù)。粘彈性表面活性劑(VES)溶液被廣泛用作增產(chǎn)液，包括礫石充填液、壓裂充填液以及壓裂液。但它們在高溫條件下容易導致粘度降低且在裂縫中漏失量很大，上述缺點(diǎn)限制了其在水力壓裂和壓裂充填措施中的應用。試驗結果表明：加了納米顆粒材料的粘彈性表面活性劑(VES)溶液可以在高溫下保持較高粘度且可控制其增產(chǎn)液的漏失量。
此外，Baker Hughes還研發(fā)出了采用高表面張力的特殊固體材料制成的納米級微粒固結劑，用以捕集或固結地層中的微粒。上述納米級材料被添加到水力壓裂支撐劑充填層或礫石充填層，以在上述充填層中起穩定地層微粒的作用。這種納米微粒材料，由于其很大的表面積，可以制成“納米海綿”，通過(guò)在支撐劑顆�；虻[石顆粒接觸點(diǎn)捕集或滯留地層微粒來(lái)發(fā)揮穩定地層微粒的作用。上述舉措可以阻止地層微粒運移或穿過(guò)支撐劑充填層或礫石充填層，避免污染近井地帶或堵塞防砂篩管。
目前，盡管油氣能源價(jià)格低迷，這促使投資商和分析師們重新審視油氣生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節的盈虧價(jià)格，以確定該領(lǐng)域的新興技術(shù)在實(shí)用層面和經(jīng)濟層面上是否具有進(jìn)一步研發(fā)的必要，但“納米”技術(shù)為油氣的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)了令人振奮的新機遇和新挑戰是確定無(wú)疑的。
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