压裂技术的进步——低技术、高技术和气候技术。

水力压裂技术会议 (HFTC) 于 1 年 3 月 2022 日至 XNUMX 日在德克萨斯州伍德兰兹举行。只要没有出现根本性的新变种，疫情的间歇期似乎终于结束了。

中断并没有阻止创新，创新一直是石油和天然气行业的关键组成部分。以下是最近的一些亮点，其中一些来自 HFTC。

低科技进步。

2022 年将完成的井数量增加，加上水平井段更长，预示着压裂砂数量的猛增。但目前的沙矿（现在更多的是位于盆地内）在过去几年中因价格下降和维护而受到影响，可能无法满足需求。

泵供应短缺。由于租赁地点的供应有限，运营商一直在寻找需要维修或升级的泵。

二叠纪的一些作业者正在钻探更长的水平井。数据显示，与近年来相比，钻井和完井成本降低了 15-20%，部分原因是钻井速度更快。一家公司仅用 2 天就完成了 10 英里的水平钻探。

通过比较，可以看出钻探速度更快：在 2014 年二叠纪钻探高峰期，300 个钻机一年钻探距离不足 20 万横向英尺。去年，即 2021 年，不到 300 个钻机钻探了 46 万英尺，这是一个了不起的成果。

部分原因是越来越多地使用同步压裂设计，其中两个相邻的井同时进行射孔和压裂——比传统的拉链压裂设计完成速度快 70%。

每英尺石油产量随着水平长度从 1 英里增加到 2 英里而增加。虽然二叠纪盆地的大多数油井现在至少有 2 英里长，但一些运营商正在突破极限。对于一名操作员来说，几乎 20% 的油井长度为 3 英里，他们对结果感到满意。

但一些人报告称，每英尺生产率的结果好坏参半。虽然一些较长的井保持不变，但一些长度在 10 英里到 20 英里之间的井下降了 2-3%。目前还没有明确的结果。

值得一提的是，压裂一口 3 英里的水平井需要消耗大量的水和沙子。如果将 2 年从典型 2018 英里井获得的数据外推到 3 英里井，我们会发现足球场草地上空的总水量从 40 英尺上升到 60 英尺，这引发了关于水源的疑问压裂水。沙子总量也出现了类似的情况，从火车车厢的 92 个集装箱增加到 138 个集装箱。这只是为了一口井

高科技进步。  

在井口，更加注重收集更多数据并诊断数据，以改进水平井的水力压裂。 

近场连接。

Seismos 开发了一种创新的诊断方法，可以表征井筒与储层之间的连接程度，这是石油流入水平井的关键。

声脉冲用于测量已压裂的井的近井眼区域的流动阻力。该指标称为 NFCI，即近场连通性指数，可以沿水平井进行测量。研究表明，NFCI 与每个压裂阶段的石油产量相关。

研究表明 NFCI 取决于：

·       储层地质 — 脆性岩石比韧性岩石具有更大的 NFCI 值。

·       靠近其他井可能会产生应力，导致 NFCI 数沿水平井发生变化。

·       添加分流器或使用有限入口压裂设计，可以将 NFCI 值提高 30%。

密封井筒压力监测。  

另一个高科技示例是 SWPM，代表密封井眼压力监测。充满压力液体的水平监测井与另一口要沿其长度进行压裂的水平井隔离。监测井中的压力表记录压裂作业期间微小的压力变化。

该流程由 Devon Energy 和 Well Data Labs 开发。自 2020 年以来，已经分析了超过 10,000 个水力压裂阶段（通常沿 40 英里的横向长度为 2 个）。

当裂缝从给定压裂阶段扩散并到达监测井时，会记录压力信号。第一个信号是根据泵送的压裂液体积进行检查，称为 VFR。 VFR 可用作簇压裂效率的代表，甚至可用于计算裂缝几何形状。 

另一个目标是了解由于预先存在的母井而导致的储层枯竭是否会影响裂缝的生长。新的裂缝往往会朝向储层的枯竭部分。

来自光纤电缆的近井应变。   

光缆可以沿着水平井拉出并连接到井套管的外部。光缆由金属护套保护。当油井裂缝的几何形状因石油生产期间井压的变化而改变时，激光束沿着电缆发送，并拾取由电缆的微小卷曲或膨胀（即应变）引起的反射。

当发生激光反射时，会记录精确的时间，这可用于计算电缆沿线的哪个位置被压接——可以识别小至 8 英寸的井段。

激光信号与特定射孔簇处的裂缝的几何形状和生产率相关。大的应变变化表明与射孔相连的裂缝的宽度发生了大的变化。但没有应变变化就表明该射孔处没有断裂，或者是导电率非常低的断裂。

现在还处于早期阶段，这项新技术的真正价值还有待确定。

气候技术的进步。  

这些创新与气候变化和温室气体 (GHG) 排放相关，导致全球变暖。

电子水力压裂。

在油田，减少温室气体排放的一种方法是石油和天然气公司绿化自己的运营。例如，使用天然气、风能或太阳能代替柴油来进行水力压裂作业。  

在 HFTC 的开幕全体会议上，高级副总裁 Michael Segura 表示，哈里伯顿是电动压裂车队或电子压裂技术的主要参与者之一。事实上，电子压裂由哈里伯顿于 2016 年发起，并于 2019 年实现商业化。

Segura 表示，好处在于节省燃料以及减少高达 50% 的温室气体排放。他声称这“对我们行业的排放状况产生了相当显着的影响。”

他还表示，该公司“对设备和支持技术的开发做出了巨大承诺，例如电网供电压裂。”这显然是指使用来自电网的电力，而不是来自由井口天然气或压缩天然气或液化天然气来源供电的燃气轮机的电力。

一位观察家表示，最常见的电动车队使用井口天然气来运行燃气轮机发电，为车队提供动力。这将温室气体足迹减少了三分之二，意味着在给定的温室气体排放许可证下可以完成更多的井。

目前，电子压裂仅占市场的 10% 左右，但全球降低温室气体排放的需求预计将增加电子压裂的使用，通常可以实现 50% 的温室气体减排。

地热。  

与化石燃料相比，地热能是绿色能源，因为它从地下地层中提取热量形式的能量，可以转化为电能。

干热岩是在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室 (LANL) 附近山区通过压裂花岗岩来开采地热能的方法的名称。那是在 1970 世纪 XNUMX 年代。

LANL 发明的概念非常简单：在花岗岩中钻一口斜井并对井进行压裂。在一定距离外钻第二口井，将其连接到裂缝。然后将水从第一口井泵入，通过裂缝吸收热量，然后将水泵入第二口井，热水可以驱动蒸汽涡轮机发电。

这个概念很简单，但裂缝结果却一点也不简单——微小裂缝的网络使第二口井的水流量变得复杂并减少了。效率并不高，而且过程成本高昂。

这一概念已在世界许多其他地方进行过尝试，但仍处于商业负担能力的边缘。

犹他大学的约翰·麦克伦农 (John McLennon) 在 HFTC 全体会议上谈到了一项新计划。他所在的团队希望通过钻水平井而不是近乎垂直的井来扩展这一概念，并部署油田最新的水力压裂技术。该项目称为增强型地热系统（EGS），由美国能源部（DOE）资助。

该项目于 11,000 年 2021 月钻探了两口 300 英尺井中的第一口。该方法是压裂第一口井并绘制裂缝图，为距第一口井 600 英尺的第二口井设计增产计划，该计划将提供两口井之间所需的连通性。两口井。如果可行，他们计划将作业调整到相距 XNUMX 英尺的两口井。

具有讽刺意味的是，为页岩油气革命而开发的油井技术可能会被移植到清洁能源中，以帮助取代化石燃料能源。

另一种方案是利用美国能源部向俄克拉荷马大学提供的资金，从四口旧油井中生产地热能，并用其为附近的学校供暖。

尽管人们对此类项目充满热情，但比尔·盖茨认为，地热对世界电力消耗的贡献微乎其微：

大约 40% 的地热井最终被证明是无用的。地热仅在世界上的某些地方可用；最好的地点往往是火山活动高于平均水平的地区。