編譯 李曉生
 
增產技術的開發者，旨在將油井與儲層連接起來，避免水力壓裂的弊端。Fishbones公司的技術為油氣井增產提供了新的選擇，同時還能降低二氧化碳排放，提高井的平均產量，使客戶能以較低的風險和成本讓油氣井與油藏建立深度連接。
 
出于尋找可替代、更簡單、更精準的增產方法的需要，Fishbones公司的使命是找到一種具有成本效益、高回報的增產方法，其二氧化碳排放比傳統方法更低。反過來講，這也將為那些不適用其他增產方法，但又有可能顯著提高產量的油井開辟新的市場。

 
取得進展
 
    基于石油公司對油井的診斷，Fishbones的技術使石油公司能夠精準定位地層中的特定區域，從而消除了對地層應力和應變的依賴。通過將Fishbones公司的工具短節安裝在尾管管柱對應的、需要進行增產處理的儲層區域，短節上的針鉆頭（鉆針）可以在最需要處理和最有可能成功增產的確切位置橫向鉆眼延伸，如圖1（Fishbones的針鉆頭可通過橫向鉆眼或射孔刺穿儲層，將其與井筒連接起來）所示。橫向分枝眼 – 結構類似于魚的骨骼或骨刺 - 深入地層，有效地增強了儲層的滲透率，因而能開采出以前無法獲得的碳氫化合物。
 
    自2008年以來，Fishbones 的技術是通過聯合行業項目與主要勘探開發公司合作進行的密集開發項目，并在過去10年里通過一系列成功的應用逐漸取得了進展。對于尋求優化產能、擴大和提高油氣采收率的石油公司來說，該技術已成為一個有吸引力的選擇。
 
    Fishbones技術的功效已在全球眾多實際應用中得到了驗證。從北海冰冷的水域到中東干旱的環境，Fishbones的技術不斷地取得了令人印象深刻的成效，開發出了一種新的油井增產實踐方法，開辟了人們對未開采油藏再開發潛力的希望。下面重點介紹三個最近的案例研究，以展示Fishbones的針鉆頭是如何使產量提高數倍的。所有這些案例研究都已發表在行業論文中。
 
尋找中東油田地下儲層的下層
 
    中東油田地質構造通常是多層的，滲透率各有不同。在一口油井中，儲層質量可能會有很大差異，從高產的產油層到阻止垂直流動的致密層。Fishbones的針鉆頭有鉆眼式鉆頭（見圖2：針鉆頭配有渦輪驅動的小鉆頭）和噴射酸液的噴射針或稱射酸針（見圖3：射酸針的噴嘴可同時注射高壓酸溶液，每個短節有四個噴射針）兩種變體，對于中東地區，射酸針在普遍的碳酸鹽巖油藏中使用效率最高。


    中東某海上的一口水平井，從微降至亞水平到下層采樣，突出的油井特征是上層和下層的特性差異，其中存在自然產生的裂縫，滲透率極低，見圖4（中東一口海上油井的特點是低儲層低產量。作為下層完井的一部分，射酸針被部署在了這段儲層）。運營該井的石油公司正在考慮幾種方案，提高下層的產量，改善油井績效。
  

    可能的解決方案包括巖石基體酸處理增產、鉆額外的井（打階梯式水平井或鉆分支水平井）或利用Fishbones的橫向針鉆頭技術。在做出最終決定之前，對井內取出的巖心樣品進行了成功的實驗室測驗，評估Fishbones的射酸針是否能穿透巖心樣品，如圖5（對巖心樣品進行實驗室測驗，確定射酸針的射酸效果）所示。

    選擇Fishbones的技術而不是傳統的增產方法，因為Fishbones的技術能精確增產該水平段的下層。在1245m的裸眼段，在跨越該井兩個下層的4 ½-in尾管上布設了20個 Fishbones的工具短節，共計80個射酸針。成功部署的射酸針用回壓法（bullheading）向儲層射入了3000桶15% HCl的酸液，實現了酸處理增產，射酸針井下布設的總長度近520m。
 
    促產作業后的結果是，下層經Fishbones的技術處理后，下儲層的產量提高到了日產2600桶油當量。產量的增長是預期日產250桶的10倍，令人興奮。與最初估計的1.5倍相比，試油的產出率提高了8倍，而產量提升從日產250桶增加到2600桶，增加了10倍。這口井繼續以新的增產速度穩定生產。僅這口井就達到了該地區三口計劃油井的生產目標。
 
增長六倍
 
    在另一個中東的案例研究中，一個陸上天然裂縫碳酸鹽巖地層的油田，由于層間垂直連通性低和滲透率低，一些油井的產量遠低于預期。此外，井口壓力低也是一個問題。平均原油產量為日產200到400桶，井口壓力為200psi。 
 
    該油田有幾口完全相同的水平井，深度為1500m，是陸上油田一系列開發項目的一部分，旨在打破油藏邊界，超出生產目標的預期產量。運營該油田的石油公司用幾口井進行比較測試。選擇一口井進行標準的巖石基質酸處理，而另一口井則接受Fishbones的射酸針靶向處理，以檢驗兩種方法的增產效果。這些井是在一個多層石灰巖儲層環境鉆探的，儲層垂直滲透率差，僅為0.2至0.9毫達西。
 
    Fishbones測試井需要40個工具短節，共計160個射酸針，沿整個尾管均勻分布。射酸作業在1500m的裸眼段內進行，對地層進行酸處理，獲得了顯著的增產效果。最初五天試油產量顯示，產量增加了300%，井口壓力穩定在400 psi，而促產后的四年間，通過生產測井工具測得的數據，證實產量持續增長了6倍。
 
    與常規增產處理的參考井相比，采用Fishbones技術處理的試驗井油井生產率提高了2.5倍，產量提高了3倍，達到了日產1600桶，見圖6（Fishbones技術處理的井（綠色）與未處理的井（橄欖色）和巖石基質酸處理的井（紫色）的性能和壓力對比；插圖來自SPE-202636）所示。該試驗井是石油公司授予多項額外Fishbones技術服務合同的基礎。
 
 
鉆穿堅硬的礫巖
 
    位于北海中部的Utsira High項目。該項目的Edvard Grieg油田的兩口海上油井，見圖7（選擇Fishbones的針鉆頭鉆穿北海南部Edvard Grieg油田的硬基礫巖層）。瑞典石油公司Lundin Energy面臨的挑戰是提高礫巖地層油井的生產率，該公司現已被Aker BP收購。
 
 
    幾口井的試油結果顯示，原油產量低于10 Sm3/d（日標準立方米），因此開始研究各種適用的增產方法。水力壓裂被排除在外，因為地質條件對這種方法沒有好處。最終選擇了Fishbones的針鉆頭技術，因為針鉆頭能在完井作業期間提供對地層的受控處理，同時還能最大限度地減少對環境的影響。
 
    該系統作為下層完井的一部分得到了運用，配備了標準的鉆井設備，節省了安裝時間和專門的船舶協助。為了鉆穿硬基礫巖層，部署了53個 5 1/2-in.的針鉆頭工具短節，打造了159個分支孔眼。針鉆頭不同于射酸針，每個針鉆配有一個緊湊的1/2-in.的鈦針鉆頭。特殊硬化的針鉆頭是按標準化采購規范開發的，用來鉆堅硬的花崗巖基巖地層以及較軟、松散質地的基巖地層。這種針鉆頭已在陸上不同硬度的混凝土塊狀體上進行了測試，混凝土塊狀體中含有30%的片麻巖和花崗巖礫石，見圖8（為了測試新開發的針鉆頭原型產品，澆筑了添加有片麻巖和花崗巖礫石的混凝土塊狀體，旨在模擬北海基質礫巖的硬度）所示。針鉆頭還須進行優化，以應對在磨蝕性特別強的鉆井液中的使用。
 
    在采用Fishbones系統做了橫向連通完井作業后開始生產，取得了優異的成績。與最初的預測相比，生產率提高了數倍。該油田的第二口井用了61個針鉆頭短節，于2022年1月開始生產，第三口井也采用了Fishbones針鉆頭技術，于2023年8月完成作業，該井采用了60個針鉆頭短節，打造了180個橫向分支孔眼。
 
技術改進與擴展
 
從多年的開發、測試和生產中吸取的經驗教訓是明確的：采用這些橫向鉆眼注酸技術能讓石油公司精確把握他們希望增產油井的準確位置和產出尺度。雖然傳統的壓裂方法可能會取得良好的效果，但控制和可預測性會受到影響，其影響可能是不利的，而且成本通常要比采用Fishbones技術高得多。
 
    作為一種提高無價值或產量急劇下降、再現油井采收率的措施，Fishbones的技術作為一項增產措施表現的極為出色。然而，自首次采用以來，隨著我們在過去12年里技術的不斷成熟，我們一次又一次地看到為什么這項技術應該成為早期油田規劃與開發的重要組成部分。從一開始就應將一些具有挑戰性或致密儲層的水平井鉆井納入到鉆完井規劃階段，這將確保油井在生命周期內獲得更好的投資利潤和回報，減少鉆井過程中的碳排放，節省鉆井平臺的作業時間。
 
    隨著持續的能源轉型，Fishbones正在積極探索傳統地熱市場的機遇，特別是在歐洲，地熱能在幫助供暖業脫碳方面發揮越來越重要的作用。我們還在探索增強型地熱系統的應用，例如在美國，進一步證明了我們技術的適應性。
 
    我們在鉆探和增產技術方面的專業知識和良好的業績記錄為我們適應地熱應用奠定了堅實的基礎。我們在石油天然氣鉆探和增產方面的技術和技能可以轉移到地熱領域。這種適應性使得勘探和開發油氣田和地熱田中常見的沉積盆地和各類儲層變得更容易。
 
擴大覆蓋面
 
    雖然我們可以認為我們的技術基礎是健全的和經過驗證的，但我們認識到可以進行進一步的改進。在與Aker BP的持續合作中，我們正在開發新一代的針鉆頭。目標是將鉆針長度延長50%，從12米延長到18米，從而進一步鉆入含有碳氫化合物的地層中，以開采儲層的可采儲量。這項關于延長針鉆頭長度的研究也得到了挪威研究委員會11.7萬美元的贈款支持。當然，作為一家專注于通過提高石油和天然氣開采效率來減少排放的公司，我們為Fishbones在這方面獲得認可而感到自豪。
 
為了進一步證明我們技術的適應性，我們開發了一款帶有開槽孔眼的針鉆頭，用于北海的瓦爾霍爾油田。這些槽有助于控制該油田松散的白堊基巖，防止基巖遷移到井流和上部裝置中。我們還雄心勃勃地希望在未來能更好地控制我們的針鉆頭。方向控制版本正在開發中。如有必要，我們會做到更準確的儲層增產。
 
目前，Fishbones的技術產品交付了67套，與傳統的油井增產技術相比，我們的方法具有非常多的優勢，使其成為石油公司尋求優化生產能力和提高油氣采收率的極好選擇。 此外，石油公司可以通過減少對專用增產管具的需求來實施增產作業，從而獲得令人信服的成本效益。Fishbones的技術促進了生產率的提高，將生產率更快地轉化為投資回報，進一步增強其經濟吸引力。結合其最小的孔眼表面足跡、減少的化學品使用量和減少的回流量，我們還看到我們的技術代表了朝著更可持續的資源開發邁出的一步。