原创《小井眼井的今生和来世》
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在低油价的今天,人们愈发认识到：依靠技术进步控制钻井成本才是应对油价长期低迷的唯一出路.这也使人们想到了钻井成本相对低廉的小井眼井.
随着油价下跌,钻机日费减少,即使市场上最先进的钻机也难逃厄运,大多数专家认为,推动技术进步会更加有利于控制钻井成本,而不是钻井服务市场的起起伏伏.这在一定程度上使人们对小井眼井又重拾了兴趣.提倡者称小尺寸井可以显著节约钻井成本.
小井眼井因为可以减少套管、钻井液以及钻井和建井过程中所需的水泥用量,也可以大幅度减少返至地面的岩屑量、减少二氧化碳的排放、减少所用的防喷器装置（BOP）和海洋隔水管,可以使用配置更低、更便宜的钻井设备来进行钻井.
典型勘探井的导管直径为30英寸,小井眼井可以从同样尺寸的导管开始钻井,但是减小钻达目标井深所用的中间套管的尺寸和下入层数.
NTNU的教授Sigbjorn Sangesland作为DrillWell小井眼井项目的负责人表示：小井眼井就是简单的减小套管串之间的间隙,,在挪威,7英寸尾管和7英寸生产管柱几乎已经成为了一种标准.我们可以从30英寸的导管开始钻进,并使用7英寸尾管进行完井,不过,在30英寸的导管中我们会下入更小尺寸的套管——不是20英寸的标准套管,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.
在很多油田开发项目中,更细的完井管柱如5英寸或者更细的管柱是非常有效率的.减小套管直径可以增大管柱的压力级别.这就允许我们可以更多的使用无需回接到海底井口的尾管,同时也减少了作业时间和钢材的用量.
采用回收的泥浆进行上部井眼钻井、控压钻井（MPD）以及随钻地震,因此就可以更加安全地增加裸眼井段长度,减小井眼直径.作业时间是降低成本的最关键因素.节约消耗品如柴油、钢材、泥浆、水泥是大幅度节约成本的另一个方面.
然而,小井眼井技术并没有在行业得到广泛应用,一部分原因是由于目前大多数的钻机标配的是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,但是相对很少.
Sangeslan称,“如果钻小井眼井,我们就可以使用13~5/8英寸的BOP,其重量会明显减小,然后我们也可以相应地减小隔水管的尺寸,钻机也可以选用更小的,如此,我们就可以使用更低配置的钻机钻深水井.”节约30%甚至更多的钻井成本这一目标将最终会实现.
小井眼井存在一个致命缺点,即如果一口井的风险级别升高,那么使用更小直径的套管进行补救的措施将会更少.压力、地质以及井况决定了钻达目的层所需的套管数量和层数.如果遇到复杂情况,那么小井眼井可能就没有足够的应急套管,或者无法使用比设计尺寸更小的套管下入到目的层位进行完井.但是这种情况很少发生.
在钻井大会战中,大量的小井眼井节约的成本总额很大,即使有一口井失败了又怎么样呢？另外,小尺寸井眼还可以利用井下诊断工具来降低钻井风险,如何将这两者进行完美结合将是未来研究和发展的重要领域.
研发需求
在挪威第23轮油气许可证大会上,早前未勘探的巴伦支海（BarentsSea）许可证的开放激发了人们对大量新技术的兴趣,包括小井眼井技术.
去年,DNV-GL 为挪威工业集团OG21准备了一份报告,描述了待出售的最北部巴伦支海区块油气生产中所面临的挑战.在报告中,发展小井眼井技术就是其建议之一.
尽管OG21报告只是为挪威准备的,但据DNV-GL高级主任工程师、报告的首席作者Per Ol Moslet称,报告中的许多结论同样适用于美国和加拿大北部的海上产油区.巴伦支海某些地区海冰很少,在海面开阔的季节,当海上没有冰时,就可以进行一些勘探和生产井的钻井作业.然而,偏远地区的钻井成本会逐渐增加.
在北极某些地区,钻井成本的增加主要来自钻井准备时间.因为我们需要先将钻井设备运至目的地.相对于Chukchi Sea区域（楚科奇海,北冰洋海域）来说,巴伦支海区域的钻井成本会更低一些,因为前者确实离港口和基础设施较远,而巴伦支海区域则不是那么偏远.
来自D N V - G L 的钻井专家P e rJahre-Nilsen称,“降本”是人们对小井眼井重拾兴趣的主要驱动力.对巴伦支海区域来说它确实是一个热门话题,这有很多原因.其中一个原因就和成本有关,他说：“当我们使用小井眼井时,所需的破岩量会急剧减少.其结果是需要我们处理的从井底返出的岩屑量更少,钻井液的使用量更少.这都将影响到所用浮动钻井设备的载荷和重量.
小井眼井也将减少物流运输量,因为钻井所需的套管和泥浆更少,就意味着支持项目所需的供给船数量也更少.
Jahre-Nilsen称,“我看到有研究称小井眼井可以减少多达50%的成本,我认为这一定程度上也得益于小井眼井所需的套管和尾管钢材数量更少,这个量确实降低不少.虽然小井眼井面临着诸多挑战,但是也有一些油田作业者提供该服务（小井眼井服务）,就目前来说,钻头限制了该技术的发展.
小井眼井的另一个限制条件就是需要做好钻救援井的准备,必要时要进行压井.在巴伦支海,储层普遍较浅——水深200米到300米,泥线以下200米到300米——通过小井眼井快速泵入压井液来压井将比较困难.他称行业需要考虑新的可行性技术.
商业化背景
另外,小井眼井仍然还有很多技术难题需要攻克,例如使用小尺寸钻具钻井时如何维持扭矩在合理范围内.Sangesland说,典型的小井眼井通常采用直径为6英寸的钻头和直径为4英寸甚至更小的钻具.
“我们可以想象一下,用钻机和顶驱这些庞然大物进行驱动,这些细小的钻柱会很容易扭断,”他说,“我认为这是一个如何控制机器操作和实现钻井自动化的问题.另外,对小尺寸井眼来说,从井眼清洁角度来看,水力参数也会对其来带一定的限制.然而,如果合理的选择套管、钻井液体系或者使用MPD技术,就可以克服这些挑战.”
他补充说,当前在小井眼井采用的测井工具没有标准8-1/2英寸井眼所用工具那么先进.但是,研发这些小尺寸工具是行业期待的事情.
小井眼井可称得上是为开发巴伦支海区域较浅储层量身的技术.“ 因为井较浅, 因此不需要下入多层套管即可钻达目的层”Sangesland说,“假如从30英寸导管开始钻进,然后钻8-1/2英寸井眼,下入7英寸套管到储层顶部,然后在储层钻6英寸井,那么导管内下入套管层数为两层.”在这种方案中,我们就可以使用更小尺寸的BOP（如11英寸的BOP）,以及尺寸更小的钻井工具和更为轻便的钻机.
在一些区域,浅储层可能很难钻出短曲率半径的井.那么此时就可以钻小井眼井,因为,它可以在较浅储层钻出大位移井和水平井.
同理, 小井眼井也适用于钻救援井,Sangesland称,“钻小尺寸、短曲率半径救援井是海上浅储层唯一种能够与井喷井进行连通的可行性方案.”
即使是采用直井开发的油田也可以从小井眼井中获益,另外,小直径井也是海上浅储层救援井的唯一选择,Sangesland说：“世界上有大量储层埋在海底以下几百米,将来会钻更多的井来开发这些储层,这即是使用小井眼井的商业化背景.”
小井眼井的今生与来世论文参考资料：
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