小井眼井的“今生與來世”

■ 白小明

小井眼井的“今生與來世”

■ 白小明

在低油價的今天，人們愈發(fā)認識到：依靠技術(shù)進步控制鉆井成本才是應對油價長期低迷的唯一出路。這也使人們想到了鉆井成本相對低廉的小井眼井。

隨著油價下跌，鉆機日費減少，即使市場上最先進的鉆機也難逃厄運，大多數(shù)專家認為，推動技術(shù)進步會更加有利于控制鉆井成本，而不是鉆井服務市場的起起伏伏。這在一定程度上使人們對小井眼井又重拾了興趣。提倡者稱小尺寸井可以顯著節(jié)約鉆井成本。

小井眼井因為可以減少套管、鉆井液以及鉆井和建井過程中所需的水泥用量，也可以大幅度減少返至地面的巖屑量、減少二氧化碳的排放、減少所用的防噴器裝置（BOP）和海洋隔水管，可以使用配置更低、更便宜的鉆井設備來進行鉆井。

典型勘探井的導管直徑為30英寸，小井眼井可以從同樣尺寸的導管開始鉆井，但是減小鉆達目標井深所用的中間套管的尺寸和下入層數(shù)。

NTNU的教授Sigbjorn Sangesland作為DrillWell小井眼井項目的負責人表示：小井眼井就是簡單的減小套管串之間的間隙，，在挪威，7英寸尾管和7英寸生產(chǎn)管柱幾乎已經(jīng)成為了一種標準。我們可以從30英寸的導管開始鉆進，并使用7英寸尾管進行完井，不過，在30英寸的導管中我們會下入更小尺寸的套管——不是20英寸的標準套管，而是直接下入14英寸的套管，然后是11-3/4英寸，然后是9-5/8英寸，最后是7英寸。

在很多油田開發(fā)項目中，更細的完井管柱如5英寸或者更細的管柱是非常有效率的。減小套管直徑可以增大管柱的壓力級別。這就允許我們可以更多的使用無需回接到海底井口的尾管，同時也減少了作業(yè)時間和鋼材的用量。

采用回收的泥漿進行上部井眼鉆井、控壓鉆井（MPD）以及隨鉆地震，因此就可以更加安全地增加裸眼井段長度，減小井眼直徑。作業(yè)時間是降低成本的最關(guān)鍵因素。節(jié)約消耗品如柴油、鋼材、泥漿、水泥是大幅度節(jié)約成本的另一個方面。

然而，小井眼井技術(shù)并沒有在行業(yè)得到廣泛應用，一部分原因是由于目前大多數(shù)的鉆機標配的是18-3/4英寸的BOP和21英寸的隔水管。也有小一些的BOP如13-5/8英寸和11英寸，但是相對很少。

Sangeslan稱，“如果鉆小井眼井，我們就可以使用13～5/8英寸的BOP，其重量會明顯減小，然后我們也可以相應地減小隔水管的尺寸，鉆機也可以選用更小的，如此，我們就可以使用更低配置的鉆機鉆深水井?！惫?jié)約30%甚至更多的鉆井成本這一目標將最終會實現(xiàn)。

小井眼井存在一個致命缺點，即如果一口井的風險級別升高，那么使用更小直徑的套管進行補救的措施將會更少。壓力、地質(zhì)以及井況決定了鉆達目的層所需的套管數(shù)量和層數(shù)。如果遇到復雜情況，那么小井眼井可能就沒有足夠的應急套管，或者無法使用比設計尺寸更小的套管下入到目的層位進行完井。但是這種情況很少發(fā)生。

在鉆井大會戰(zhàn)中，大量的小井眼井節(jié)約的成本總額很大，即使有一口井失敗了又怎么樣呢？另外，小尺寸井眼還可以利用井下診斷工具來降低鉆井風險，如何將這兩者進行完美結(jié)合將是未來研究和發(fā)展的重要領(lǐng)域。

研發(fā)需求

在挪威第23輪油氣許可證大會上，早前未勘探的巴倫支海（Barents Sea）許可證的開放激發(fā)了人們對大量新技術(shù)的興趣，包括小井眼井技術(shù)。

去年，DNV-GL 為挪威工業(yè)集團OG21準備了一份報告，描述了待出售的最北部巴倫支海區(qū)塊油氣生產(chǎn)中所面臨的挑戰(zhàn)。在報告中，發(fā)展小井眼井技術(shù)就是其建議之一。

盡管OG21報告只是為挪威準備的，但據(jù)DNV-GL高級主任工程師、報告的首席作者Per Olav Moslet稱，報告中的許多結(jié)論同樣適用于美國和加拿大北部的海上產(chǎn)油區(qū)。巴倫支海某些地區(qū)海冰很少，在海面開闊的季節(jié)，當海上沒有冰時，就可以進行一些勘探和生產(chǎn)井的鉆井作業(yè)。然而，偏遠地區(qū)的鉆井成本會逐漸增加。

在北極某些地區(qū)，鉆井成本的增加主要來自鉆井準備時間。因為我們需要先將鉆井設備運至目的地。相對于Chukchi Sea區(qū)域（楚科奇海，北冰洋海域）來說，巴倫支海區(qū)域的鉆井成本會更低一些，因為前者確實離港口和基礎設施較遠，而巴倫支海區(qū)域則不是那么偏遠。

來自DNV-GL的鉆井專家Per Jahre-Nilsen稱，“降本”是人們對小井眼井重拾興趣的主要驅(qū)動力。對巴倫支海區(qū)域來說它確實是一個熱門話題，這有很多原因。其中一個原因就和成本有關(guān)，他說：“當我們使用小井眼井時，所需的破巖量會急劇減少。其結(jié)果是需要我們處理的從井底返出的巖屑量更少，鉆井液的使用量更少。這都將影響到所用浮動鉆井設備的載荷和重量。

小井眼井也將減少物流運輸量，因為鉆井所需的套管和泥漿更少，就意味著支持項目所需的供給船數(shù)量也更少。

Jahre-Nilsen稱，“我看到有研究稱小井眼井可以減少多達50%的成本，我認為這一定程度上也得益于小井眼井所需的套管和尾管鋼材數(shù)量更少，這個量確實降低不少。雖然小井眼井面臨著諸多挑戰(zhàn)，但是也有一些油田作業(yè)者提供該服務（小井眼井服務），就目前來說，鉆頭限制了該技術(shù)的發(fā)展。

小井眼井的另一個限制條件就是需要做好鉆救援井的準備，必要時要進行壓井。在巴倫支海，儲層普遍較淺——水深200米到300米，泥線以下200米到300米——通過小井眼井快速泵入壓井液來壓井將比較困難。他稱行業(yè)需要考慮新的可行性技術(shù)。

商業(yè)化背景

另外，小井眼井仍然還有很多技術(shù)難題需要攻克，例如使用小尺寸鉆具鉆井時如何維持扭矩在合理范圍內(nèi)。Sangesland說，典型的小井眼井通常采用直徑為6英寸的鉆頭和直徑為4英寸甚至更小的鉆具?！拔覀兛梢韵胂笠幌?，用鉆機和頂驅(qū)這些龐然大物進行驅(qū)動，這些細小的鉆柱會很容易扭斷，”他說，“我認為這是一個如何控制機器操作和實現(xiàn)鉆井自動化的問題。另外，對小尺寸井眼來說，從井眼清潔角度來看，水力參數(shù)也會對其來帶一定的限制。然而，如果合理的選擇套管、鉆井液體系或者使用MPD技術(shù)，就可以克服這些挑戰(zhàn)?！?/p>

他補充說，當前在小井眼井采用的測井工具沒有標準8-1/2英寸井眼所用工具那么先進。但是，研發(fā)這些小尺寸工具是行業(yè)期待的事情。

小井眼井可稱得上是為開發(fā)巴倫支海區(qū)域較淺儲層量身定制的技術(shù)?！耙驗榫^淺，因此不需要下入多層套管即可鉆達目的層”Sangesland說，“假如從30英寸導管開始鉆進，然后鉆8-1/2英寸井眼，下入7英寸套管到儲層頂部，然后在儲層鉆6英寸井，那么導管內(nèi)下入套管層數(shù)為兩層?！痹谶@種方案中，我們就可以使用更小尺寸的BOP（如11英寸的BOP），以及尺寸更小的鉆井工具和更為輕便的鉆機。

在一些區(qū)域，淺儲層可能很難鉆出短曲率半徑的井。那么此時就可以鉆小井眼井，因為，它可以在較淺儲層鉆出大位移井和水平井。

同理，小井眼井也適用于鉆救援井，Sangesland稱，“鉆小尺寸、短曲率半徑救援井是海上淺儲層唯一種能夠與井噴井進行連通的可行性方案?！?/p>

即使是采用直井開發(fā)的油田也可以從小井眼井中獲益，另外，小直徑井也是海上淺儲層救援井的唯一選擇，Sangesland說：“世界上有大量儲層埋在海底以下幾百米，將來會鉆更多的井來開發(fā)這些儲層，這即是使用小井眼井的商業(yè)化背景。”

石油這一行業(yè)，歷史有多長？

如今石油究竟是夕陽還是朝陽產(chǎn)業(yè)？在探討這個問題之前，你先得知道，石油業(yè)歷史有多長。

現(xiàn)代石油工業(yè)誕生于1859年的美國，距今有158年歷史。發(fā)展至今，石油工業(yè)歷史不超過200年。

1965年，石油取代煤炭成為世界第一大能源。石油“統(tǒng)治”世界，至今已有半個世紀時間。

石油公司一年能掙多少錢？

都說石油公司富可敵國，現(xiàn)在油價跌了，還是如此嗎？在2016年，全球十大上市石油公司總營收達到1.57萬億美元。

1.57萬 億美元，相當于中國2016年GDP的13.8%，略高于加拿大2016全年的GDP（加拿大GDP全球排名第10位）。

最大上市石油公司中國石化2016年營收2557億美元，這一數(shù)值略高于芬蘭2016全年的GDP（芬蘭GDP全球排名第44位）。

中石油能鉆穿地球嗎？

油價經(jīng)歷起落，技術(shù)經(jīng)歷發(fā)展，人類當今在地球上的打井水平如何呢？以中國石油為例看。

中國石油集團年報顯示，2016年中石油累計鉆井進尺1950萬米。地球平均直徑為1274萬米。雖然中國石油不能打穿地球，但其年累計鉆井進尺，相當于地球直徑的1.5倍。