美国页岩水平井完井修井新技术

就像太阳每天升起和落下一样，在某个时刻，所有的油气井都需进行修井作业，以维持或提高产量。采用电缆、连续油管或强行下油管装置执行基本的钻塞疏通和洗井作业到井的全面大修作业，目的是为了拆除和重新安装井口，替换井下设备，修井作业是油田寿命的一个现实性问题。自动化集成化设备、强大的诊断功能及绳索干预的复兴提高了油气井的修井效率。随着石油公司在高温高压环境下将井打的更深或位移更长，修井作业也变得越来越重要。如下图，哈里伯顿的光谱融合服务，通过连续油管（coiled tubing, 简称CT）一并输送光纤和电力，使用电缆或机械修井工具提供持续的电力和实时遥测，为用户定制各种井的修井服务和诊断应用。

为了满足石油公司关键优先事项“效率”的要求，通常，具备自动化、集成化设备的专业服务公司才能满足当今油气井环境的严苛要求，新的电缆应用和强大的诊断工具能对井下发生的情况有一个更清晰的了解。在美国的非传统陆上市场，大直径的CT仍是修井作业的一个支柱性应用，被广泛用于钻除裂缝栓塞。然而，随着水平段越来越长和压力的不断增加，修井作业无处不在，这也催生出一些更新的方法和技术，不仅可以提高修井作业的性能和效率，还能提供一些替代方案。

更少的投入钻更长的水平段

开拓者能源服务公司首席战略官卡洛斯佩尼亚说：“由于石油公司力求在严格的资金流限制范围内工作，而且，要求使用较少的投入钻更长的水平段，并在具有挑战的环境中获得更多的产量。为此，修井服务公司通过专注于更高效率和增强设备效能的方法来予以应对”。这家服务公司自2008年以来扩大了旗下的钻井业务，包括电缆、修井及CT应用服务。

修井业务的新亮点

重点是提高效率和增强设备的效能，以应对更长的水平段和更高的压力；要求洗井液具有更好的水力学性能，以较少的起下次数清除大位移井的障碍物，以便输送大直径的CT；最近的创新旨在提供更好的诊断能力和提高除沙效率。开发鹰福特（Eagle Ford）页岩的石油公司还在寻求高温井的修井方案。

更长的水平段会使设备更长时间的暴露于更高的压力中，为了更好的除沙和钻除更多堵塞，需增加泵的容量，采用高压循环喷头的动力水龙头和功率高达10000psi压力的控制装置作为修井设备，而用于电缆和CT服务的压力甚至会更高。佩尼亚先生解释说：“客户对设备也非常感兴趣，这能使我们的作业更安全，而且，还能培训我们的雇员”。

开拓者能源服务公司活跃在美国大部分页岩盆地，尤其是墨西哥湾沿岸地区。该公司拥有125部修井钻机，这些钻机的天车向外探出，钻台也向外扩展了许多，这些设备使钻台的作业空间增大，这让游车的操作更安全。这些钻机的井架较高，钻台与司钻操作台一并设计，使得钻台能升至36ft的高度，以容纳更高压力环境的防喷器（blowout preventer, 简称BOP）堆叠。550-600马力的钻机包括BOP安全控制与隔离以及BOP辅助关井系统。下图中的左图：开拓者能源服务公司的员工们正使用修井钻机在一口鹰福特页岩井进行生产油管的下井作业；右图：该公司一部修井钻机正在一口鹰福特页岩井进行施工作业。

佩尼亚先生声称，该公司的完井与电缆修井组合业务提供了一个宽泛的专业套餐服务。补救性电缆修井服务包括测井作业——含套管和裸眼井段——机械服务、管子回收与疏通。最近的趋势是由于井筒阻塞而进行的修井或裂缝疏通作业。“在一些井距较密的成熟构造，新井的压裂可能会影响附近的一些生产井，需要起出抽油杆和油管，对井进行除沙疏通”。

开拓者公司还经营5种大直径的CT装置，包括在鹰福特页岩使用的3种和落矶山页岩使用的2种，以及4种2英寸或更小直径的工具。佩尼亚先生又说：“CT就像油田的瑞士军刀，被设计为对一些在产的生产井利用小直径油管对其进行补救性修复的工具。当今，利用大直径管子是钻除堵塞和修复水平井最快的方法之一”。

他继续说：“石油公司一直在进行极限测试，以确定最佳的水平段修复长度。数据显示，水平段长度一直在增加，正常的修复长度一般在10000ft左右。去年在美国东部的阿巴拉契亚地区，我们看到一些水平段的修复长度超过了17000ft，有些在15000至17000ft之间。不过，当钻一个15800ft左右的水平段涉及到风险和成本时，存在着一个逐渐递减的回 点，井的修复会变得更为复杂，费用也会更高”。

输送大直径CT

由于要求洗井液需有良好的水力学性能，以较少的起下次数清除大位移井的障碍物，往复移动管子使其回到垂直段的根部，因此，输送大直径CT则变得引人注目。Cudd能源服务公司金融分析师Rob MacKenzie说：“2014年，2英寸或更小的CT占了我们业务的70%以上。今天，我们70%以上的业务使用的是2 3/8” 或更大一点的管具”。该公司在美国大多数页岩区块提供服务，包括二叠纪盆地、中部大陆的SCOOP/STACK构造，以及阿巴拉契亚地区的马塞勒斯和尤蒂卡页岩构造。

Cudd公司的销售经理克里斯·施耐德解释说：“随着水平段长度的不断增加，石油公司需要最大限度地开采非传统油气井每一小部分的油气资源，其方法是增加开采段的数量和缩小开采段的间距，这将增加堵塞的数量和清理支撑剂的数量”针对这一趋势，Cudd能源服务公司增强了使用管子容量的现有CT设备，使其能抵达延伸的水平段长度，并在今年增加8套体现最先进水平的2 5/8” 能胜任的CT装置。Cudd公司还正在推出自动化的、更高液压马力的泵，配备了将混合工厂与液压泵集成于一体的系统，不再需要更多的现场人员处理和混合洗井所需的化学药剂。施耐德先生说：“现场人员越少，安全风险就越低，这样也会简化作业流程”。

他解释说：“不过，随着材料的构成和延伸至极限的管柱设计，以及25000ft或更长的大型CT卷筒合法运输的公路限重，人们也越来越倾向于修井钻机和强行下油管装置，这类修井钻机使用传统油管的接单根方式，不受固定的卷筒尺寸限制，尺寸再大——大至2 7/8”，更容易用卡车运输”。

Cudd公司还拥有一支修井队，有5套独立的和9套钻机辅助的强行下油管装置，与修井钻机相比，强行下油管装置可在保持井正在生产或在最小地层伤害的欠平衡状态下钻除堵塞。施耐德先生说：“通过强行下油管装置来控制压力，我们可以让井流动起来，有助于洗井，还能在不压井的情况下防止损害地层”。见下图，左图是一套Cudd能源服务公司装配好的液压修井装置，正在进行下油管作业；右图是CT装置还在进行洗井作业，作为完井的最后一个步骤。

为了满足更长水平段作业效率与安全日益增长的需求，该公司今年将新增一套快速起升的独立式强行下油管装置，并计划通过融入更多自动化技术和设备组件来升级其它两套独立装置的性能，这种升级有助于更快的接单根和更少的接单根断裂。麦肯齐先生指出：“安全是我们所做一切的第一要素，我们的客户给予我们安全与环境的评价记录与我们所做的一样高，因为，这是个不错的生意”。施耐德先生表示：“Cudd公司提供了一些特殊服务，如闸阀钻、井口冷冻和热汲取服务，用于地面和井口设备的修复，既可修复井口问题，也可缓解被困压力”。（未完待续）