連續(xù)油管鉆井在能源轉(zhuǎn)型中的作用
時間：2024-10-28 15:48
來源：2024石油與裝備10月刊
作者:小編
連續(xù)油管鉆井是現(xiàn) 有技術(shù)如何幫助 石油和天然氣行 業(yè)實現(xiàn)凈零排放 的一個很好的例子。 能源轉(zhuǎn)型這個話題已經(jīng)進入 了我們的日常生活和主流媒體， 它可以影響政治決策和投票結(jié) 果。2023 年年底在阿聯(lián)酋迪拜舉 辦的聯(lián)合國氣候變化會議進一步 將其納入了主流發(fā)展方向。 隨著世界各地的企業(yè)和政府 希望確保他們及其供應(yīng)鏈盡可能地 向著綠色的方向發(fā)展，找到利用現(xiàn) 有技術(shù)來幫助實現(xiàn)這一目標的方法 至關(guān)重要。
連續(xù)油管鉆井技術(shù)
連 續(xù) 油 管 鉆 井（CTD） 可 以提供這項技術(shù)，能讓許多人沿 著通往凈零排放的道路上前行。 CTD 技術(shù)能夠提供一種獲得關(guān)鍵 綠色能源的解決方案，能提供一 些安全儲存綠色能源的有效方法。 還可延長一些老舊或資源枯竭油 井的壽命，提供一些控制方法， 使通常難以控制的能源實現(xiàn)安全 管理。還可以可接受的投資尺度 實現(xiàn)所有的這些目標，特別是在 與找準油層和鉆探新井位相比較 時所起的作用。 為什么要使用 CTD ？使用 CTD 的原因因具體應(yīng)用而異，但 主要的原因是：1）通管或小井眼 側(cè)鉆；2）欠平衡鉆井；3）需要 專業(yè)的控壓鉆井 / 欠平衡鉆井技 術(shù)鉆高壓的井時；4）遠程操控鉆 井作業(yè)。CTD 最常用的井底鉆具 組合直徑為 3 1/8-in.，可配較 大的 5-in. 外徑的工具，以及較 小的 2 3/8-in. 外徑的工具。因 連續(xù)油管尺寸的實際限制，井底 鉆具組合的尺寸被限制在 5-in. 以內(nèi)或更小。該技術(shù)最適用于較 小的井眼，如 8 1/2-in. 或更小 的井眼，所鉆的大多數(shù)井井眼直 徑通常在 3 5/8-in. 和 4 3/4-in.之間。其好處通常是再入鉆井或 鉆淺層氣井和淺層油井?？紤]到 CTD 的另一種用途，它是一種儲 層鉆井技術(shù)，所以越靠近儲層鉆 進，CTD 技術(shù)就越有價值，得到 的利益就越大。 生產(chǎn)、運輸和儲存碳氫化合 物，減少排放。能源轉(zhuǎn)型的一個 關(guān)鍵因素是石油和天然氣部門需 找到確保碳氫化合物盡可能清潔 和高效地開采、運輸、儲存以及使用這些油氣資源的方法。許多 人正在考慮開發(fā)新的技術(shù)來助力 這一工藝過程，但采用新的技術(shù)方法，成本效益對于成功與否則 非常重要，更重要的是，對于這 項工作的可持續(xù)性至關(guān)重要。
連續(xù)油管鉆井對行業(yè)的貢獻
通過對現(xiàn)有的井進行再入 處理以及再入井眼鉆水平井， 開采這些井最后的油氣資源， 是一種謹慎且經(jīng)濟上有利可圖 的策略。這種方法，不是要鉆 一口新井，它并不意味著你獲 得的產(chǎn)量就會較低；事實上， 其產(chǎn)量非常具有可比性。成功 的關(guān)鍵是要確保設(shè)計準確無誤。 以下給出一個成熟油田原始儲 層枯竭時規(guī)劃過程的范例。 在這種情況下，石油公司可 以選擇側(cè)鉆作業(yè)，選擇一條遠離 現(xiàn)有井筒原始壓力的區(qū)域，或者 可以選擇一條處于油層套管上方 的其它產(chǎn)層進行側(cè)鉆作業(yè)。不過， 需要充分了解套管側(cè)鉆開窗造斜 點處的地層與儲層之間的地層屬 性。如果某些地層存在某種問題， 就需要對是否可以降低造斜點以 避開這個問題區(qū)域，或者是否需 要在鉆井設(shè)計中對問題區(qū)域?qū)嵤?操控應(yīng)采取的措施進行詳細評估， 以確保將要進行的側(cè)鉆作業(yè)準確 鉆入期望的儲層。
在此階段還應(yīng)評估預(yù)期的鉆 井液體系，因為它將確定對設(shè)備 的要求，對作業(yè)預(yù)算會產(chǎn)生重大 影響。也是評估完井需求的時候 了，特別要關(guān)注的是層間隔離。 例如，上面提到的是否存有需要 與儲層進行隔離的地層，如果有 是否可以采用可膨脹的封隔器進 行封隔，或者是否需要固井作業(yè) 實施封固？每個需要考慮的因素 都會在對控壓鉆井或欠平衡鉆井 的制定中采用 CTD 的適用性產(chǎn)生 連鎖反應(yīng)。 完成初步規(guī)劃后，確保現(xiàn)有 的井適合側(cè)鉆作業(yè)是下一個關(guān)鍵 步驟。需要對這些井的完整性、 目前的油氣產(chǎn)量、油層位置、套 管 / 油管尺寸以及抵達定向目標 的能力進行篩選。一旦建立好初 始井的列表，就應(yīng)審查每口供體 井（一個單井眼中再鉆一個井眼） 可用的測井數(shù)據(jù)。 在一些較小的平臺上開采過 多年的老油井，還應(yīng)考慮每口井 在該平臺上的占地大小，如果需 要的話，還要尋求擴展許可。一 個最小的平臺，尺寸大小至少也 應(yīng) 在 200 x 300 ft. 左 右， 但 還 要根據(jù)所用的設(shè)備，需要有一定 的靈活性。在某些情況下，可能 只是平臺沒有維護到它的邊界， 但權(quán)限還在，因此鉆井平臺只需 為作業(yè)做好鉆前準備。 套管和固井施工的完整性都 是成功作業(yè)的關(guān)鍵。如果沒有進 行聲幅測井對固井質(zhì)量進行評估， 則應(yīng)在 CTD 作業(yè)展開之前完成這 項工作，以便在需要的時候可以 進行補救性的固井施工。理想的 情況下，此時還應(yīng)進行套管試壓 作業(yè)，以驗證套管末端的完整性 以及地層的承壓性。一旦選擇了 供體井，就可最終確定井眼軌跡， 井的施工就能按計劃進行。 CTD 可減少非生產(chǎn)時間和作 業(yè)成本。
通過正確的設(shè)計和鉆前 準備，可以獲得與新井相同的生 產(chǎn)收益，而且還可以最小的成本 快速完成施工。幾乎不需要現(xiàn)場 準備。也不需要將大量的新設(shè)備運往井場，即使是第一步就已經(jīng) 節(jié)省了一些資源。采用 CTD 還會 對工作環(huán)境產(chǎn)生一定影響，它可 降低噪音等級、廢氣排放和鉆井 廢料。盡管這些益處對能源轉(zhuǎn)型 的貢獻相對較小，但這都非常重 要，這種策略明顯顯現(xiàn)出比在新 井場鉆一口新井更具優(yōu)勢。 成本。邁向凈零排放的企業(yè) 所面臨的一個主要障礙就是成本。 利用現(xiàn)有技術(shù)對現(xiàn)有油井進行促 產(chǎn)作業(yè)，這意味著它能抵消多項 直接成本，促使一些公司無需進 行大量投資，還能對環(huán)境帶來好 處。CTD 還具有一些其它的經(jīng)濟 優(yōu)勢，可以鼓勵各公司采用這種 環(huán)保方法。優(yōu)點包括： 低動員性；處治井漏的能力； 加快起下速度；最大限度地縮短 從決策到實現(xiàn)新產(chǎn)能的時間；交 替進行過平衡和欠平衡作業(yè)；在 實施 CTD 作業(yè)時，這些經(jīng)濟因素 可能會對決策產(chǎn)生實質(zhì)的影響。 如果人們能夠證明環(huán)境因素與投 資因素一樣突出，那么應(yīng)該不會 有什么障礙。
CTD 對清潔能源的影響
對使用清潔能源至關(guān)重要的 領(lǐng)域，CTD 能發(fā)揮真正的作用。 CTD 技術(shù)可用于鉆井儲氫見圖 1 （儲氫工藝）和碳捕獲儲存工藝 見圖 2，這兩者都是能源轉(zhuǎn)型的 關(guān)鍵要素。英國皇家學(xué)會去年發(fā) 布的一份報告指出，除非英國政 府立即啟動大規(guī)模儲氫設(shè)施的建 設(shè)，否則到 2050 年將無法實現(xiàn) 具有法律約束力的凈零排放目標。 報告還指出，盡管具有巨量風(fēng)能 和太陽能貢獻的電力系統(tǒng)提供了 最低成本的電力，但擁有能夠儲 備和快速提取能源的大型儲能設(shè) 施則至關(guān)重要，這將有助于確保 能源安全和國家主權(quán)。 所 有 這 些 都 表 明， 氫 氣 儲 存和碳捕獲儲存的井對于未來幾 年的能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。利用像 CTD 這樣的現(xiàn)有技術(shù)，將使各個 組織能夠為氫氣和碳捕獲儲存做 好準備，這將為各國提供更清潔 的能源選擇，更重要的是，還能 為確保其能源主權(quán)提供一種重要 儲備。 地熱應(yīng)用。地熱能被吹捧為 一種最有利的能源。它是一種環(huán) 保資源，存在于許多地區(qū)，不依 賴于天氣，與風(fēng)和海浪不同，而 且在許多方面，地熱甚至能勝過 一些更傳統(tǒng)的能源。無需燃燒化 石燃料即可從地球中提取地熱能， 這意味著地熱能可能是實現(xiàn)凈零 排放的關(guān)鍵組成部分。
然而，依 靠化石燃料發(fā)電的能力確實帶來 了一些挑戰(zhàn)。 利用地熱資源發(fā)電需要具備較高的地熱溫度，這也使得它是 一項非常困難和昂貴的任務(wù)。尋 找新的、更深的地熱資源區(qū)域增 加了技術(shù)難度和財政負擔。更深 的地熱資源通常存在于較硬的地 質(zhì)構(gòu)造中，當然這是與傳統(tǒng)的碳 氫化合物儲層相比較得出的結(jié)論。 項目成本的很大一部分可 能會花在勘探與鉆井階段，因此 不太容易證明其合理性。然而， CTD 可以降低地熱井鉆探的成 本和風(fēng)險，即使在較深和更具挑 戰(zhàn)的地質(zhì)構(gòu)造中也可運用。由于 CTD 技術(shù)能夠更快地完成鉆井作 業(yè)，能在更短的時間內(nèi)使油井投 產(chǎn)，因此可立刻將成本降下來， 縮短投資回報的時間。 與地熱鉆井相關(guān)的一個主要 問題就是井漏。井漏會導(dǎo)致鉆井 周期延長，推高鉆井成本。井漏 是指鉆井過程中遭遇高滲透性地 層鉆井液或水泥漿部分或全部漏 失、或遭遇自然或誘發(fā)性裂縫發(fā) 生井漏的工程現(xiàn)象。與地熱井相 關(guān)的地層高溫也給鉆井液的維護 帶來了挑戰(zhàn)。盡管井漏得到了業(yè) 界廣泛的研究和討論，但它仍然 是鉆井過程中人們所面臨的一個 挑戰(zhàn)性問題。而 CTD 也能提供這 方面的幫助。由于 CTD 可以比較 容易地實施控壓鉆井，因此可以 減少發(fā)生井漏的幾率，有助于節(jié) 省時間和成本，這也使得地熱井 的建井成為一個現(xiàn)實的提議。
合作而非競爭
CTD 可通過多種方式促進能 源轉(zhuǎn)型，包括對現(xiàn)有的井實施側(cè) 鉆作業(yè)，而無需鉆新井開發(fā)某些 新油層。CTD 還可在捕獲到二氧 化碳和氫氣后對其進行儲存，以 及開采地熱資源，消除了與這條 路徑相關(guān)的許多風(fēng)險，成為許多 人認為的最清潔的凈零排放途徑。 然而，能源轉(zhuǎn)型長期的成功 關(guān)鍵是不需要在這里重新發(fā)明轉(zhuǎn) 輪。CTD 只是一個證明點，突出 了該行業(yè)已經(jīng)存在的許多所需技 術(shù)的事實。不需要大規(guī)模新的投 資來尋找更清潔的技術(shù)實現(xiàn)凈零 排放。 相反，該行業(yè)需要關(guān)注現(xiàn)有 技術(shù)，例如 CTD 和“回收”，利 用創(chuàng)新設(shè)計向凈零排放邁進。忽 視石油天然氣領(lǐng)域已經(jīng)使用的技 術(shù)，而這些技術(shù)被認為只能用來 開發(fā)化石燃料，則是一種幼稚的 認識，坦率地說，如果是那樣， 將會減緩實現(xiàn)凈零排放的進程。 如果不考慮 CTD 等現(xiàn)有技術(shù)，許 多人考慮包括碳捕獲儲存或地熱 井在內(nèi)的方案，那么成本則會高 得令人望而卻步。
另一個必須考慮的因素是， 如果能源轉(zhuǎn)型要取得成功，那么 合作而非競爭才是取得進展的關(guān) 鍵。這在很大程度上讓希望獲得 相同和最終結(jié)果的團體似乎站在 了對立面，而不是共同努力實現(xiàn) 凈零排放。他們正在分崩離析， 使任務(wù)里程拉的更長、更昂貴， 最壞的情況是不可能實現(xiàn)。 必須承認，邁向凈零排放對 地球來說是件好事。與此同時， 需要做出類似的確認，如果世界 要在 2050 年之前實現(xiàn)碳減排目 標，那么石油和天然氣則需要繼 續(xù)成為能源結(jié)構(gòu)中的一部分，僅 占其當前水平的 20%。如果一種 方法被禁用而另一種方法可開放 使用，那么就不會沒有解決方案。 如果能源轉(zhuǎn)型要取得成功，方法 的重疊或交互使用則至關(guān)重要。 通過合作，在凈零排放的世 界中，接受石油和天然氣的使 用仍發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過確 保我們著眼于石油和天然氣行 業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)來幫助實現(xiàn)能源 轉(zhuǎn)型，那么就可以真正邁向更 綠色的未來。
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