Auf geht’s, „Gruppe“, um den Schiefer-„Untergrundpalast“ zu finden

In der Antike führten die Menschen hydrogeologische Untersuchungen durch und gruben Brunnen, um Wasser zu gewinnen. Heute suchen die Menschen nach „Sweet Spots“ im Schiefergestein und bohren Brunnen, um unterirdisches Schieferöl zu fördern. Ende 2020 begann das fabrikbasierte Brunnenbauprojekt der Plattform Nr. 1 im Daqing Gulong Shale Oil Experimental Area. Sieben riesige Bohrinseln aus Stahl wurden in der Nähe der sieben Ölquellen eingesetzt und sieben unterirdische Gänge führten zu den Schieferölschichten. Warum sind die hoch aufragenden Bohrtürme hier versammelt? Wohin führt der unterirdische Gang? Welche „Wunderwaffen“ kommen beim Bohren zum Einsatz?

Finden Sie den „Sweet Spot“ und bauen Sie ein „goldenes Ziel“

Öffnen Sie eine Wassermelone und Sie werden feststellen, dass der mittlere Teil den höchsten Zuckergehalt hat, am süßesten und am leckersten ist. Dieser Teil ist das „Dessert“ der Wassermelone. Auch tief unter der Erde vergrabene Schieferöllagerstätten weisen ähnliche „Sweet Spot“-Bereiche auf.

Der Anreicherungsgrad des Gulong-Schieferöls ist gering und die Förderkosten sind hoch. Um eine kommerzielle Rentabilität der Schieferölförderung zu erreichen, besteht der Kern der Bohrlochkonstruktion darin, den „Sweet Spot“ in der Formation zu finden. Die Gulong-Senke ist so groß. Wie finden wir den „Sweet Spot“?

Gulong-Schieferöl kommt hauptsächlich in den Poren und Schichtbrüchen der Schiefermatrix vor. Das Gulong-Schieferölreservoir scheint eine zusammenhängende und einheitliche Einheit zu sein, dennoch gibt es gewisse Unterschiede in den geologischen Bedingungen der verschiedenen Schichten und Regionen. Einige Gebiete sind reicher an Öl und Gas, die reichlich vorhandene ursprüngliche organische Substanz wurde vollständig umgewandelt und der Gehalt an freien Kohlenwasserstoffen ist hoch; in manchen Bereichen sorgen Poren mit größerem Durchmesser für mehr Ölspeicherraum und Öl und Gas können leichter fließen; In manchen Gebieten ist die Reife ausreichend und organische Stoffe produzieren große Mengen Öl, das vor Ort gespeichert wird. Diese Gebiete werden üblicherweise als geologische „Sweet Spots“ bezeichnet. In manchen Bereichen ist das Gestein spröde, der Bruchdruck niedrig und die hydraulische Frakturierung ist leicht durchzuführen. Diese Bereiche werden als technische „Sweet Spots“ bezeichnet. Das Gebiet, das beide der oben genannten Eigenschaften besitzt, ist der „Sweet Spot“ des Gulong-Schieferöls.

Obwohl die geologischen Bedingungen der Ölquellen in verschiedenen Regionen und Schichten im Grunde ähnlich sind, variiert die Produktion der Ölquellen bei fortschreitender Exploration aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Fracking- und Transformationstechnologien erheblich. Durch die Anwendung der Idee der Integration von Geologie und Ingenieurwesen und unter Einsatz einer Vielzahl von Methoden wie seismischer Detektion, geophysikalischer Protokollierung und Laboranalysen wird ein dreidimensionales geologisches Modell erstellt und ein „goldenes Ziel“ für die Bohrung am „Sweet Spot“ konstruiert, um sicherzustellen, dass Schieferöl genau gefunden und effizient gefördert wird.

Nutzen Sie die drei Werkzeuge für den Brunnenbau, um schnell einen Kanal zu öffnen und den „Öldrachen“ anzulocken.

Nachdem das „goldene Ziel“ konstruiert ist, wie verbindet man es mit dem Boden, um „Fernzielschießen“ zu erreichen? Entsprechend der Bohrlochverlaufsplanung vor Ort werden spezielle Steuerwerkzeuge verwendet, um den Bohrmeißel in einem bestimmten Abschnitt unter der Erde horizontal bohren zu lassen und so ein Bohrloch mit einer L-förmigen Flugbahn zu bilden.

Die durchschnittliche Bohrdistanz der horizontalen Gulong-Schieferölbohrungen beträgt im Allgemeinen 5 Kilometer. Die horizontale Eindringlänge der Qingshankou-Formation, die eine komplexe Struktur aufweist und zu Einstürzen und Leckagen neigt, beträgt mehr als 2,3 Kilometer, was die Beschleunigung und Verbesserung der Bohreffizienz erheblich erschwert. Wie können wir das „Ziel“ erfolgreich erreichen und den Brunnen schnell und gut bohren?

In der Bohrtechnikbranche heißt es oft: „Es wird kein Öl oder Gas gefördert, wenn der Bohrer nicht das Ziel erreicht.“ Der Bohrer ist das wichtigste Werkzeug zum Bohren. Angetrieben durch rotierende Kraftgeräte wie den Drehtisch und den Kraftdrehkopf der Bohranlage zerbricht der Bohrmeißel kontinuierlich das Formationsgestein und formt schließlich ein Bohrloch. Bei der Gulong-Schieferölförderung wird der wirtschaftlichste und effizienteste Bohrer aus polykristallinem Diamantverbundwerkstoff (PDC) verwendet, der mit mehreren „selbstschärfenden“ PDC-Schneidzähnen ausgestattet ist. Diese High-End-Version des Bohrers verfügt über die hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit von Diamant sowie die Festigkeit und Schlagzähigkeit von Hartmetall. Es bewältigt die Herausforderungen hoher Temperaturen sowie weicher und harter Zwischenschichten im unterirdischen Gulong-Schiefer leichter und ist ein Pionier bei der schnellen Bohrung von Schieferölquellen.

Wie führt man den Bohrer so, dass er sich innerhalb des „goldenen Ziels“ bewegt? Der PDC-Bohrmeißel ist „blind“ und kann sich nur mit Hilfe von Bohrprotokollierungs- und Leitsystemen entlang der vorgeschriebenen Route bewegen. Das LWD-U-Boot ist ein „Ausguck“. Durch die Messung und Übertragung unterirdischer Parameter in Echtzeit können die Mitarbeiter vor Ort verschiedene Informationen über den Bohrer und das Bohrloch „sehen“ und den Bohrer direkt zur Zielschicht führen und auf den „Sweet Spot“ zusteuern. Das Richtbohrwerkzeug ist ein „Lenkrad“. In Kombination mit dem bodengesteuerten Rotationssystem der Bohranlage kann das Bohrloch „gerade“ ausgerichtet oder „gedreht“ werden, sodass der Bohrer dorthin bohren kann, wohin er auch zeigt.

Nachdem das ursprüngliche Spannungsgleichgewicht der Qingshankou-Formation zerstört ist, können Probleme wie Abplatzen und Einsturz der Bohrlochwand auftreten. Zu diesem Zeitpunkt tritt die Bohrflüssigkeit, das sogenannte „Bohrblut“, in den Stabilisierungsmodus ein. Als „maßgeschneiderte“ ölbasierte Bohrflüssigkeit zum Schutz vor Einsturz und Verstopfung kann die ölbasierte Komponente die Bohrwerkzeuge schmieren, die Hydratisierung von Schiefergestein und die Bildung von Formationsschlamm verhindern und schnelles Bohren ermöglichen. die spezifische Dichte sorgt für einen Flüssigkeitssäulendruck, der den Druck am Bohrlochboden ausgleicht und die Bohrlochwand stützt; Durch die Kombination verschiedener Verschlussmaterialien entsteht ein dichter und vollständiger Dichtungsgürtel zur Abdichtung der Bohrlochwand. Auf diese Weise kann der Bohrer in die verstärkte „Eisenwand“ bohren, was das schnelle „Zielschießen“ reibungsloser macht.

Bauen Sie eine Fertigungsstraße für eine Bohrlochfabrik, um den Bergbau effizienter zu gestalten

Eine Bohrlochfabrik ist eine „Fabrik“, die schnell Ölquellen baut. Diese Technologie stammt ursprünglich aus Nordamerika und ist eine revolutionäre Technologie, die es den Vereinigten Staaten ermöglichte, die „Schiefergasrevolution“ zu vollziehen. Unter Fabrikbohrungen versteht man die zentrale Errichtung einer Gruppe von Ölquellen im selben Gebiet. Dabei kommen standardisierte Geräte oder Dienste zum Einsatz, um ähnlich wie in einer Fabrik oder am Fließband zu bohren. Dadurch wird die Entwicklungseffizienz verbessert und die Kosten für Bau und Betriebsmanagement gesenkt.

Die Gulong-Schieferölbohrfabrik entwirft eine dreidimensionale Plattform nach dem Cluster-Bohrlochprinzip und „aggregiert“ und „reiht“ die Bohrlochköpfe von 2 bis 8 horizontalen Bohrlöchern auf derselben Bohrplattform aneinander, um eine Bohrlochgruppe zu bilden. Die Böden der einzelnen Brunnen erstrecken sich in unterschiedliche Tiefen und Richtungen und decken unter der Erde einen größeren Reservoirbereich ab, während die Grundfläche über der Erde kleiner ist. Entsprechend den Bohrstellenspezifikationen, Bohrlochkopfstandorten und der Anzahl der Bohrlochgruppen planen die Ingenieure den Bohrlochkopfabstand und den horizontalen Abschnittsabstand, um den gleichzeitigen Bau durch mehrere Bohrinseln zu ermöglichen. Mobile Bohranlagen können außerdem Zeit bei Transport, Installation und Bohrlochänderungen sparen und so die Bohrkosten senken.

Die Gulong-Schieferölfabrik verfügt über eine „kleine Fabrik“, in der eine Bohranlage kontinuierlich in Betrieb ist, und eine „große Fabrik“, in der mehrere Bohranlagen gleichzeitig in Betrieb sind. Das Bohrlochfabrikmodell verteilt die Ressourcen einheitlich, weist einen kürzeren Bau- und Produktionszyklus auf, ist kostengünstiger und erzielt bessere Ergebnisse als das Einzelbohrlochmodell, was die Betriebsweise des Gulong-Schieferöls einen großen Schritt nach vorne gebracht hat.

Autor: Wang Chunjiao und Cheng Xinyang (Daqing Oilfield Co., Ltd.)