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石油钻井行业的一些技术新动态

1. 沙特阿美公司研制出用于EOR的Janus碳纳米流体

基于碳基微粒C-MP,沙特阿美公司通过热解、化学处理和粉碎等手段,生产了一种Janus碳纳米粒子(JC-NPs),研制了Janus碳纳米流体,可高效替代油气提高采收率中采用的纳米剂。沙特阿美公司对JC-NPsEOR流体中的应用进行了可行性评估。将该粒子分散在水和有机溶剂(氯仿或己醇)的混合物中,相分离后,JC-NPs在水和有机溶剂的界面处表现出了两亲特性。将乙醇悬浮液中的JC-NPs滴到水中时,JC-NPs铺展在水中,而乙醇溶剂溶解在水中。当向其表面施加侧向压力时,JC-NPs会形成颗粒单层,在表面压力约为14mN/m时,形成双层颗粒排列。室内试验结果验证了JC-NPs颗粒同时具有纳米粒子和表面活性剂的特性。在JC-NPs与石油表面活性剂的协同作用研究中,证实了可大幅降低原油-盐水界面处的界面张力(IFT),同时还可以改变原油饱和碳酸盐储层岩石的润湿性,可在EOR中的水-油和岩石-流体界面产生显著影响。未来的研究将侧重于通过岩心驱油实验对其EOR性能进行综合评估。

 

2. 美国HiFi Guidance™软件有效提升井眼轨迹控制能力

为了实现水平井钻井的精准导向,美国Patterson-UTI公司及子公司——Superior QC和MS Directional推出了HiFi Guidance™软件,可将滑移次数最高可减少60%,钻进效率提高30%,井眼轨迹控制效果明显提升。HiFi Guidance™软件大幅提升了Patterson-UTI公司的水平井钻井作业能力,横向进尺量与上一年的平均水平相比增加了27.8%。该软件在APEX平台应用,日均进尺增加了8%,平均井深增加了152.4m。此外,在Eagle Ford的一个机械钻速较高的项目中,该软件应用后,能通过减少滑动钻进总次数,有效缩短了钻井时间。

 

3. 美国德克萨斯理工大学开展微波页岩原位制氢实验研究

美国德克萨斯理工大学提出在页岩气藏中使用微波辅助催化加热的方法,通过强化甲烷裂解转化为氢气的技术,并开展了一系列实验研究。实验过程中,利用微波反应器中的页岩样品和粉末来裂解流经的甲烷气体。研究表明,以碳化硅(SiC)作为微波受体,在输入功率200W时就可以将页岩样品的温度快速升高到700℃以上。在铁和四氧化三铁等催化剂存在的情况下,测量温度在500、600℃时,甲烷的转化效率分别达到了40.5%和100%。综合实验结果表明,在利用页岩气储层内甲烷原位制备氢气的过程中,页岩起到了积极的作用。甲烷裂化所需的温度可以利用微波加热和微波吸收材料来实现。下一步研究中需要进一步分析在页岩储层原位制备氢气的过程中,水对甲烷转化氢气所起的作用。

 

4. 美国BKV公司转向混合重复压裂技术

2022年,天然气生产商BKV公司成为美国最大的重复压裂运营商,仅用了28个月,在Barnett页岩地区完成了369次重复压裂作业,有效减缓页岩气区产量的递减速度。该公司声称,笼统重复压裂(Bullhead refrac)项目已发现1039万方的新探明储量,勘探开发成本仅为0.028美元/方。BKV公司开发了一种创新的重复压裂工具—“混合膨胀衬管系统”,结合了笼统重复压裂和膨胀衬管法,最大限度地避免了两种方法的缺点,极大发挥两种方法的优势。趾端采用笼统重复压裂,跟端则利用膨胀衬管补贴原有射孔,构建压力传递环境,实现更多簇、更短间距的重复压裂作业。

 

5. 斯伦贝谢研制出耐温315℃超高温高压油基钻井液

斯伦贝谢公司利用新型加重材料(研磨后并增加热稳定涂层的高级重晶石)、耐高温乳化剂(非酰胺基)、耐高温有机黏土以及耐高温降滤失剂(三元共聚物和有机单宁化合物)等研发了耐温315℃的油基钻井液体系。室内试验结果表明,耐温315℃的油基钻井液老化后具有非常好的流变稳定性和电稳定性,即使在高密度下滤失量也非常低。该钻井液体系在温度和压力达到315℃、276MPa(40000psi)的超高温高压条件下,流变剖面仍保持稳定。目前,超高温高压油基钻井液在泰国湾许多高温井中进行了现场试验,其中两口井的井下静止温度分别达到210℃、199℃。该钻井液体系在钻井过程中保持了最佳的井眼清洁效果,具有更低的流变性和切力,且钻井和测井过程中未发现重晶石沉降问题。

 

6. 美国科罗拉多大学研制出微型变形机器人CLARI

据《先进智能系统》杂志报道,美国科罗拉多大学博尔德分校研发了一种微型变形机器人CLARI,可通过改变自身形状挤过狭窄的间隙。它的设计灵感来自于昆虫世界,未来或能以全新的方式为重大灾难后的救援人员及特殊作业提供帮助。CLARI的重量小于乒乓球。当周围环境变得狭窄时,CLARI可从方形变为细长形。CLARI有4条腿,但其允许工程师混搭其附肢,产生一些“狂野”的蠕动机器人,譬如可在网上行走的八足蜘蛛式机器人。CLARI目前仍处于起步阶段,未来,这些小型机器人将能独立爬行到喷气发动机的内部或倒塌建筑物的废墟里。在未来的迭代中,研究人员还会将传感器整合到CLARI中,以便它能够检测障碍物并作出反应,实现在复杂的自然环境中“踢开”树木、草叶等障碍物,或者穿过裂缝在岩石之间持续前进。

 

7. 基于癌症基因组测序技术的储层枯竭情况诊断概念验证获得成功

2023年SPE年度技术会议暨展览会上,美国雪佛龙科技风险投资公司 (Chevron Technology Ventures)展示了基于癌症基因组测序技术的储层枯竭情况诊断(RDD)案例。雪佛龙公司尝试在二叠纪盆地使用癌症基因组测序技术测量垂直泄油深度,识别井与井之间的连通,预测压裂井的泄油体积,以期最大限度地减少邻井和联合开发的干扰,优化井间距,提高非常规油藏采收率。该技术使用预测分析平台监测定向钻进与水力压裂相结合的油田,利用非侵入性DNA测试工具,通过微RNA调节转录组创建药物靶点,绘制地质分区的元基因组和烃足迹图;提取垂直和水平段岩屑和钻井液中独特的DNA生物标志物,诊断储层枯竭情况。每隔两到四周在井口收集一次采出液,利用其“血样”追溯页岩和致密岩石。通过DNA测序和数据分析标准计算泄油情况和构成因素。在诊断母井储层枯竭情况后,通过分析平台探明子井同层位的泄油时间和体积。2021年,该技术在二叠纪盆地进行了4次现场试验,通过了概念验证,但在石油和天然气行业仍是一项全新技术,还需要从作业、经济和准确性等角度进行开发及优化。

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