壓裂技術的進步——低技術、高技術和氣候技術。

水力壓裂技術會議 (HFTC) 於 1 年 3 月 2022 日至 XNUMX 日在德克薩斯州伍德蘭茲舉行。只要沒有出現根本性的新變種，疫情的間歇期似乎終於結束了。

中斷並沒有阻止創新，創新一直是石油和天然氣行業的關鍵組成部分。 以下是最近的一些亮點，其中一些來自 HFTC。

低科技進步。

2022 年將完成的井數量增加，加上水平井段更長，預示著壓裂砂數量的猛增。 但目前的沙礦（現在更多的是位於盆地內）在過去幾年中因價格下降和維護而受到影響，可能無法滿足需求。

泵供應短缺。 由於租賃地點的供應有限，運營商一直在尋找需要維修或升級的泵。

二疊紀的一些作業者正在鑽探更長的水平井。 數據顯示，與近年來相比，鑽井和完井成本降低了 15-20%，部分原因是鑽井速度更快。 一家公司僅用 2 天就完成了 10 英里的水平鑽探。

通過比較，可以看出鑽探速度更快：在 2014 年二疊紀鑽探高峰期，300 個鑽機一年鑽探距離不足 20 萬橫向英尺。 去年，即 2021 年，不到 300 個鑽機鑽探了 46 萬英尺，這是一個了不起的成果。

部分原因是越來越多地使用同步壓裂設計，其中兩個相鄰的井同時進行射孔和壓裂——比傳統的拉鍊壓裂設計完成速度快 70%。

每英尺石油產量隨著水平長度從 1 英里增加到 2 英里而增加。 雖然二疊紀盆地的大多數油井現在至少有 2 英里長，但一些運營商正在突破極限。 對於一名操作員來說，幾乎 20% 的油井長度為 3 英里，他們對結果感到滿意。

但一些人報告稱，每英尺生產率的結果好壞參半。 雖然一些較長的井保持不變，但一些長度在 10 英里到 20 英里之間的井下降了 2-3%。 目前還沒有明確的結果。

值得一提的是，壓裂一口 3 英里的水平井需要消耗大量的水和沙子。 如果將 2 年從典型 2018 英里井獲得的數據外推到 3 英里井，我們發現足球場草地上的總水量從 40 英尺上升到 60 英尺，這引發了關於水源的疑問壓裂水。 沙子總量也出現了類似的情況，從火車車廂的 92 個集裝箱增加到 138 個集裝箱。 這只是為了一口井

高科技進步。  

在井口，更加註重收集更多數據並診斷數據，以改進水平井的水力壓裂。 

近場連接。

Seismos 開發了一種創新的診斷方法，可以表徵井筒與儲層之間的連接程度，這是石油流入水平井的關鍵。

聲脈衝用於測量已壓裂的井的近井眼區域的流動阻力。 該指標稱為 NFCI，即近場連通性指數，可以沿水平井進行測量。 研究表明，NFCI 與每個壓裂階段的石油產量相關。

研究表明 NFCI 取決於：

· 儲層地質 — 脆性岩石比韌性岩石具有更大的 NFCI 值。

· 鄰近其他井可能會產生應力，導致 NFCI 數沿水平井發生變化。

· 添加分流器或使用有限入口壓裂設計，可以將 NFCI 值提高 30%。

密封井筒壓力監測。  

另一個高科技示例是 SWPM，代表密封井眼壓力監測。 充滿壓力液體的水平監測井與另一口要沿其長度進行壓裂的水平井隔離。 監測井中的壓力表記錄壓裂作業期間微小的壓力變化。

該流程由 Devon Energy 和 Well Data Labs 開發。 自 2020 年以來，已經分析了超過 10,000 個水力壓裂階段（通常沿 40 英里的橫向長度為 2 個）。

當裂縫從給定壓裂階段擴散並到達監測井時，會記錄壓力信號。 第一個信號是根據泵送的壓裂液體積進行檢查，稱為 VFR。 VFR 可用作簇壓裂效率的代表，甚至可用於計算裂縫幾何形狀。 

另一個目標是了解由於預先存在的母井而導致的儲層枯竭是否會影響裂縫的生長。 新的裂縫往往會朝向儲層的枯竭部分。

來自光纖電纜的近井應變。   

光纜可以沿著水平井拉出並連接到井套管的外部。 光纜由金屬護套保護。 當油井裂縫的幾何形狀因石油生產期間井壓的變化而改變時，激光束沿著電纜向下發送，並拾取由電纜的微小捲曲或膨脹（即應變）引起的反射。

當發生激光反射時，會記錄精確的時間，這可用於計算電纜沿線的哪個位置被壓接——可以識別小至 8 英寸的井段。

激光信號與特定射孔簇處的裂縫的幾何形狀和生產率相關。 大的應變變化表明與射孔相連的裂縫的寬度發生了大的變化。 但沒有應變變化就表明該射孔處沒有斷裂，或者是導電率非常低的斷裂。

現在還處於早期階段，這項新技術的真正價值還有待確定。

氣候技術的進步。  

這些創新與氣候變化和溫室氣體 (GHG) 排放相關，導致全球變暖。

電子水力壓裂。

在油田，減少溫室氣體排放的一種方法是石油和天然氣公司綠化自己的運營。 例如，使用天然氣、風能或太陽能代替柴油來進行水力壓裂作業。  

在 HFTC 的開幕全體會議上，高級副總裁 Michael Segura 表示，哈里伯頓是電動壓裂車隊或電子壓裂技術的主要參與者之一。 事實上，電子壓裂由哈里伯頓於 2016 年發起，並於 2019 年實現商業化。

Segura 表示，好處在於節省燃料以及減少高達 50% 的溫室氣體排放。 他聲稱這“對我們行業的排放狀況產生了相當顯著的影響。”

他還表示，該公司“對設備和支持技術的開發做出了巨大承諾，例如電網供電壓裂。” 這顯然是指使用來自電網的電力，而不是來自由井口天然氣或壓縮天然氣或液化天然氣來源供電的燃氣輪機的電力。

一位觀察家表示，最常見的電動車隊使用井口天然氣來運行燃氣輪機發電，為車隊提供動力。 這將溫室氣體足跡減少了三分之二，意味著在給定的溫室氣體排放許可證下可以完成更多的井。

目前，電子壓裂僅佔市場的 10% 左右，但全球降低溫室氣體排放的需求預計將增加電子壓裂的使用，通常可以實現 50% 的溫室氣體減排。

地熱。  

與化石燃料相比，地熱能是綠色能源，因為它從地下地層中提取熱量形式的能量，可以轉化為電能。

乾熱岩是在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室 (LANL) 附近山區通過壓裂花崗岩來開採地熱能的方法的名稱。 那是在 1970 世紀 XNUMX 年代。

LANL 發明的概念非常簡單：在花崗岩中鑽一口斜井並對井進行壓裂。 在一定距離外鑽第二口井，將其連接到裂縫。 然後將水從第一口井泵入，通過裂縫吸收熱量，然後將水泵入第二口井，熱水可以驅動蒸汽渦輪機發電。

這個概念很簡單，但裂縫結果卻一點也不簡單——微小裂縫的網絡使第二口井的水流量變得複雜並減少了。 效率並不高，而且過程成本高昂。

這一概念已在世界許多其他地方進行過嘗試，但仍處於商業負擔能力的邊緣。

猶他大學的約翰·麥克倫農 (John McLennon) 在 HFTC 全體會議上談到了一項新計劃。 他所在的團隊希望通過鑽水平井而不是近乎垂直的井來擴展這一概念，並部署油田最新的水力壓裂技術。 該項目稱為增強型地熱系統（EGS），由美國能源部（DOE）資助。

該項目於11,000 年2021 月鑽探了兩口300 英尺井中的第一口。該方法是壓裂第一口井並繪製裂縫圖，為距第一口井600 英尺的第二口井設計增產計劃，該計劃將提供兩口井之間所需的連通性。兩口井。 如果可行，他們計劃將作業調整到相距 XNUMX 英尺的兩口井。

具有諷刺意味的是，為頁岩油氣革命而開發的油井技術可能會被移植到清潔能源中，以幫助取代化石燃料能源。

另一種方案是利用美國能源部向俄克拉荷馬大學提供的資金，從四口舊油井中生產地熱能，並用其為附近的學校供暖。

儘管人們對此類項目充滿熱情，但比爾·蓋茨認為，地熱對世界電力消耗的貢獻微乎其微：

大約 40% 的地熱井最終被證明是無用的。 地熱僅在世界上的某些地方可用； 最好的地點往往是火山活動高於平均水平的地區。