■ 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(rèn)識到：依靠技術(shù)進(jìn)步控制鉆井成本才是應(yīng)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(jī)日費(fèi)減少，即使市場上最先進(jìn)的鉆機(jī)也難逃厄運(yùn)，大多數(shù)專家認(rèn)為，推動技術(shù)進(jìn)步會更加有利于控制鉆井成本，而不是鉆井服務(wù)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(shè)備來進(jìn)行鉆井。

典型勘探井的導(dǎo)管直徑為30英寸，小井眼井可以從同樣尺寸的導(dǎo)管開始鉆井，但是減小鉆達(dá)目標(biāo)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(fù)責(zé)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(biāo)準(zhǔn)。我們可以從30英寸的導(dǎo)管開始鉆進(jìn)，并使用7英寸尾管進(jìn)行完井，不過，在30英寸的導(dǎo)管中我們會下入更小尺寸的套管——不是20英寸的標(biāo)準(zhǔn)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(xì)的完井管柱如5英寸或者更細(xì)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(jìn)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(yīng)用，一部分原因是由于目前大多數(shù)的鉆機(jī)標(biāo)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(yīng)地減小隔水管的尺寸，鉆機(jī)也可以選用更小的，如此，我們就可以使用更低配置的鉆機(jī)鉆深水井?！惫?jié)約30%甚至更多的鉆井成本這一目標(biāo)將最終會實現(xiàn)。

小井眼井存在一個致命缺點(diǎn)，即如果一口井的風(fēng)險級別升高，那么使用更小直徑的套管進(jìn)行補(bǔ)救的措施將會更少。壓力、地質(zhì)以及井況決定了鉆達(dá)目的層所需的套管數(shù)量和層數(shù)。如果遇到復(fù)雜情況，那么小井眼井可能就沒有足夠的應(yīng)急套管，或者無法使用比設(shè)計尺寸更小的套管下入到目的層位進(jìn)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(fēng)險，如何將這兩者進(jìn)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(tuán)OG21準(zhǔn)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(zhǔn)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(dāng)海上沒有冰時，就可以進(jìn)行一些勘探和生產(chǎn)井的鉆井作業(yè)。然而，偏遠(yuǎn)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(zhǔn)備時間。因為我們需要先將鉆井設(shè)備運(yùn)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(chǔ)設(shè)施較遠(yuǎn)，而巴倫支海區(qū)域則不是那么偏遠(yuǎn)。

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(dāng)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(shè)備的載荷和重量。

小井眼井也將減少物流運(yùn)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(dá)50%的成本，我認(rèn)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(wù)（小井眼井服務(wù)），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(zhǔn)備，必要時要進(jìn)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。“我們可以想象一下，用鉆機(jī)和頂驅(qū)這些龐然大物進(jìn)行驅(qū)動，這些細(xì)小的鉆柱會很容易扭斷，”他說，“我認(rèn)為這是一個如何控制機(jī)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(bǔ)充說，當(dāng)前在小井眼井采用的測井工具沒有標(biāo)準(zhǔn)8-1/2英寸井眼所用工具那么先進(jìn)。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)。“因為井較淺，因此不需要下入多層套管即可鉆達(dá)目的層”Sangesland說，“假如從30英寸導(dǎo)管開始鉆進(jìn)，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(dǎo)管內(nèi)下入套管層數(shù)為兩層。”在這種方案中，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(jī)。

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(jìn)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(jì)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(dá)到1.57萬億美元。

1.57萬 億美元，相當(dāng)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(dāng)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(tuán)年報顯示，2016年中石油累計鉆井進(jìn)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(jìn)尺，相當(dāng)于地球直徑的1.5倍。