斯伦贝谢先进固井技术简介
一种快速评价固井质量的综合方法
Neuquén basinCHILE ARGENTINAURUGUAYPARAGUAYBRAZILBOLIVIAPERU斯 伦 贝 谢油田新技术稠油油藏评价水泥环固井质量评价固井之前的泥浆驱替阿根廷页岩油生产杆式泵在非常规资源井中的应用2016年 1 月 （内部资料 仅供赠阅）油田新技术斯伦贝谢2016年 1 月内部资料 仅供赠阅一种快速评价固井质量的综合方法当工程技术人员在解释固井质量电测图时，若能结合钻井过程及水泥浆泵送过程中的事件及数据，可以更好地评价水泥环的封隔情况。
这种综合方法既有利于确定是否实现了层间封隔，又可以帮助分析导致封隔失败背后的原因。
一份完整的建井全程分析，可以有效指导作业者改善后续的固井作业。
Gunnar DeBruijn美国得克萨斯州舒格兰Anouar Elhancha Polina Khalilova Pavel Shaposhnikov Gioconda Tovar美国得克萨斯州休斯敦Paul Sheperd美国科罗拉多州丹佛《油田新技术》，28卷，第1期（2016年1月）。
© 2016斯伦贝谢版权所有。
在编写本文过程中，得到了以下人的帮助，谨表谢意：法国格拉贝勒的Eve Le Bastard ，和得克萨斯州休斯敦的Chew Yeong Leong 。
CemSTRESS ，Invizion Evaluation ，Isolation Scanner ，Techlog 和 USI 是斯伦贝谢公司的商标。
固井作业是油井整个寿命中极为重要的环节。
水泥环在建立和保持层间封隔方面发挥着关键作用，它支撑套管，防止套管腐蚀。
固井涉及到大量地质、化学和力学参数。
固井作业可以划分成几个重要步骤——依次是钻井眼，下套管，向套管和井壁间的环空中注入水泥浆，候凝，最后进行水泥环的质量评价[1]。
这过程中还需要考虑是否进行整改前期固井遗留问题的补救作业，以及生产环节对水泥环完整性的长期影响。
旋转导向系统PowerV简介
斯伦贝谢旋转导向系统PowerV简介一. PowerV 简介和应用范围PowerV是斯伦贝谢公司发明的一种旋转导向系统的产品名称，它只是斯伦贝谢旋转导向系统PowerDrive家族中的一员。
所谓旋转导向系统，是指让钻柱在旋转钻进过程中实现过去只有传统泥浆马达才能实现的准确增斜、稳斜、降斜或者纠方位功能，但相对于泥浆马达，PowerDrive有非常明显的优点，稍后进行比较。
旋转导向系统广泛用于使用泥浆马达进行滑动钻进时比较困难的深井、大斜度井、大位移井、水平井、分枝井(包括鱼刺井)，以及易发生粘卡的情况。
二. 旋转导向系统PowerDrive的优点1. 反映和降低了所钻井段的真正狗腿度，使井眼更加平滑。
例如：用泥浆马达打30米井段，滑动钻进15米，转动钻进15米，井斜角增加4度，得到平均狗腿度4度/30米。
实际上，转钻15米井斜角几乎没有变化，这15米的实际狗腿度是零；而4度的井斜角变化是由滑钻15米产生的，这15米的实际狗腿度是8度/30米。
而用PowerV在同一设置下打出的每一米都是同样均匀和平滑的，减少了井眼轨迹的不均匀度，从而减少了在起下钻和钻进过程中钻具实际所受的拉力和扭矩，减少了以后下套管和起下完井管串的难度。
2.使用PowerV钻出的井径很规则。
而使用传统泥浆马达在滑动井段的井径扩大很多，而转动井段的井径基本不扩大。
这种井径的忽大忽小为是井下事故的隐患，也不利于固井时水泥量的计算。
3.由于PowerV钻具组合中的所有部分都在不停的旋转，大大降低了卡钻的机会。
而使用传统泥浆马达在滑动钻进时除钻头外，其它钻具始终贴在下井壁上，容易造成卡钻。
4.在钻进过程中，由于PowerV组合中的所有钻具都在旋转，这有利于岩屑的搬移，大大减少了形成岩屑床的机会，从而更好的清洁井眼。
这对于大斜度井、大位移井、水平井意义很大。
5.由于PowerV钻具组合一直在旋转，特别有利于水平井、大斜度井和3000米以下深井中钻压的传递，可以使用更高的钻压和转盘转速，有利于提高机械钻速。
斯伦贝谢新技术介绍
泥岩在
之前
中的稳定性
之后
在 目的筛网上
在托盘中
在 目的筛网上
96%留在筛网上
“宽带”压裂技术
BroadBand Sequence“宽带”压裂
增加新井压裂时被改造 到的射孔簇数量 增加新井中每个压裂段 的段长
迄今已施工超过
产量
新井产量 增加
次
可靠性
转向后的微 地震事件
重复压裂 生产指数
低保真信号
高保真信号
微地震监测技术
纵波
注入液体
孔隙 压力
剪切应力
垂直横波
可以反演获得：
破裂面位移量 破裂面方位 错动量, 体积, 能量
水平横波
Petrel软件平台综合工作流程 Mangrove – 完井优化
微地震工作流程
油藏描述
3D 地质 模型
水力裂缝设计
矩张量反演
微地震事件
离散 裂缝 网格
水力裂缝延展模型 生产模拟
MaxCO3 体系
多级压裂工具
桥塞+射孔 水泥固井体系 非固井体系
泵入桥塞带枪隔离分级压裂
泵入带枪桥塞隔离第二级, 第三级射孔
重复隔离, 射孔及压裂步骤
4.5” csg. 15.20#, 3.826” ID
预置球座 投球
− − − − 采用可溶式材料 无需钻磨 井筒全通径 更快的完井时间，更少风险
可溶式压裂堵球
• 在250oF情况下可以承受压力达6－8小时 • 在地面环境不会反应 • 降解程度依赖于 • 时间 • 温度 • 液体
节省时间和费用– KickStart爆破盘阀
− 避免了水平井中使用连续油管或钻杆传 输射孔
− 在定向井和直井中也可以使用
国外斯伦贝谢电缆测井新技术与应用
0 0 0.088 0 0 0 0 0 0.0007 0.004 0.007 0.001
0.001 0.005
0 0 0 0.005 0
0 0.141
0 0 0 0 0 0 0.001 0.045 0.006 0.004
0.059 0.078
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0.164 0.482 0.008 0.048 0.020 0.208
孔隙大小
粘度
扩散效应
Schlumberger Private
T1
T2
D
32
核磁共振测量的T2谱与岩石润湿性的相关关系
CMR-A F Total 1995 - SNR
2002
- Real-time
- F NMR - BFV -K
- GeoSteering - Fluid ID
NML
- T2 dist
1968…
-FFI
- K?
Wyman, et al
典型流体的核磁共振特征参数
墨西哥湾流体的核磁特征参数
核磁共振测井的测量信号与储层参数的关系
海相
陆相
海陆过渡相
复杂储层的地层测井解释模型
矿物骨架
孔隙
流体类型
体积模型
骨架（>90%） 流体-水/油气（<10%）
传统的9条曲线三组合测 井
自然伽玛-自然电位-井径：储层 密度-中子-声波：孔隙度 电阻率（深/中/浅）：饱和度 岩性密度-核磁
岩心刻度 线性关系
？
孔隙度小、孔隙结构复杂降低了 常规曲线对岩性、孔隙度响应的 灵敏度；
新的信息重新刻度和标定
斯伦贝谢测井技术的主要发展阶段 -适应油气藏勘探开发的需要
斯仑贝谢成像测井技术
成像测井技术目录1电成像测井 (2)1.1 地层微电阻率扫描成像测井技术[1] (2)1.2 阵列感应成像测井技术 (3)1.3方位电阻率成像测井技术 (4)2声波成像测井 (4)2.1超声波成像测井 (5)2.2偶极横波成像测井 (6)3核磁共振成像测井 (6)4成像测井技术的应用 (7)4.1岩性识别 (7)4.2沉积构造识别[4] (10)4.3沉积微相研究[5] (12)4.4裂缝系统的分析 (14)4.5地应力分析[11] (29)5成像测井的发展趋势 (32)参考文献 (33)成像测井技术测井起源于1927年的法国，当时只有测量视电阻率、自然电位、井温等仪器，经过近80年的发展，如今发展成为以电法测井仪、声波测井仪与核磁共振测井仪等系列的测井仪器。
回顾测井技术的发展历程，测井技术经历了从模拟测井到数字测井、数控测井、成像测井的发展历程。
成像测井技术是美国率先推出的具有三维特征的测井技术，是当今世界最新的测井技术。
它是在井下采用阵列传感器扫描测量或旋转扫描测量，沿井眼纵向、径向大量采集地层信息，利用遥传将采集到的地层信息从井下传到地面，通过图像处理技术得到井壁二维图像或井眼周围某一探测范围内的三维图像。
因此，成像测井图像比以往的曲线表达方式更精确、更直观、更方便。
传统的测井只能获取井下地层井眼周向和径向上单一的信息，它适用于简单的均质地层。
而实际上地层是非均质的，尤其是裂缝性油气层的非均质性最为明显，在地层的周向和径向上的非均质性也非常突出。
这促使人们开始利用非均质和非线性理论来设计测井仪器。
成像测井技术就是在此理论基础上发展起来的，它能获取井下地层井眼周向方位上和径向上多种丰富的信息，能够在更复杂、更隐蔽的油气藏勘探和开发方面有效的解决一系列问题：薄层、薄互层、裂缝储层、低孔隙低渗透层、复杂岩性储层评价；高含水油田开发中剩余油饱和度及其分布的确定；固井质量、压裂效果、套管井损坏等工程测井问题以及地层压力、地应力等力学参数的求取等等。
斯伦贝谢-高级完井技术
完井工具－封隔器
机械坐封式封隔器
SOT-1 10K Omega SFB1
液压坐封式封隔器
Hydro - 5 Hydro-6
插管式封隔器
L ,QL,B
HSP
Omegamatic
Hydro-12
Omegatrieve
SR-1 ，SR-2
Compression
XHP, MRP, HQL
Quantum
封隔器的 ISO14310 资格认证
–安全阀与封隔器
•气井完井在中国的应用 •先进的完井技术
–流动控制阀 –Sensa光纤分布式温度系统
•多分支井技术 •我们的计划
斯伦贝谢完井技术在中国的气井中的应用
• 中石油塔里木油田牙哈３0口高压气井完井项目； • 中石油塔里木西气东输克拉２高压气井完井项目
–克拉205井、克拉2 气田一期4口高压气井项目 ；
• 中石化西北分公司雅－大凝析油气田； • 中石化中原高新注气井项目； • 中石油－北京市政府大港储气库项目 ； • 中石油吐哈油田温米注气项目 ； • 中海油渤中26－2项目 ； • BP-ARCO三亚崖城131高压气田项目 ；
牙哈气田
• 10,000Psi(70MPa)； • CO2 、H2S； • 永久式封隔器； • 13Cr； • 气密封扣； • 温度130 DegC。
–流动控制阀 –Sensa光纤分布式温度系统
•多分支井技术 •我们的计划
井眼产出物的检测和控制
检测和控制水和气的 进入 气
水
油藏监测和控制
油藏和井的响应
控制流出物或注入 优化
电力和数据传输
监控压力、 温度和产量
数据传输
更新模型和井动态
基础研究是石油工程高质量发展基石——斯伦贝谢测井科技发展剖析及启示
n stries行业422023 / 08 中国石化基础研究是石油工程高质量发展基石——斯伦贝谢测井科技发展剖析及启示斯伦贝谢（SLB）公司的测井技术一直是当今世界测井技术的前沿，世界上第一套数字测井仪、第一套数控测井仪和第一套成像测井仪都出自斯伦贝谢。
科技是斯伦贝谢最重要的发展基石，斯伦贝谢从建立之初就高度重视基础研究和前瞻研究，斯伦贝谢道尔研究中心在电磁学、地声学、核学等方面的基础研究有力支撑了斯伦贝谢测井技术的发展。
剖析研究斯伦贝谢在基础研究方面的布局经验，可为中国石化石油工程在基础研究和前瞻研究方面“下好先手棋、打好主动仗”提供经验借鉴。
斯伦贝谢基础研究的沿革及特点斯伦贝谢高度重视基础前瞻研究，在公司业务稳定后就设立了研究中心开展基础研究和前瞻研究。
1948年，斯伦贝谢在美国康涅狄格州里奇菲尔德成立了研究中心（后更名为斯伦贝谢道尔研究中心），是斯伦贝谢最早开展基础研究的机构，时至今日仍是斯伦贝谢最重要、核心的研究中心，从最初的4个测井学科研究部门发展成为3个测井研究中心。
构建多层级基础研发体系，设立稳定的基础研究机构。
为保证技术的先进性和前瞻性，斯伦贝谢构建多层级研发体系，从事不同层次的基础研究和前瞻研究，分别设立美国道尔研究中心、英国剑桥研究中心和挪威斯塔万格研究中心，主要研究10~50年内不同技术方向不同层次的石油工程技术的基础研究和前瞻研究：道尔研究中心主要进行传感器、数学和建模、油气藏储层、地球科学、机械学和材料科学、碳捕获与封存、机器人等领域基础研究；英国剑桥研究中心主要开展钻完井技术、流体技术、地震以及岩石力学等方面应用研究；挪威斯塔万格研究中心主要致力于地震图像解释、地表和地下测量数据的自动分析和建模等应用研究。
此外，斯伦贝谢在全球还设有11个技术研发中心（包括北京地球科学中心BGC），主要从事石油工程领域10年内的技术和产品研发。
持续打造高水平基础研究团队。
道尔研究中心基础研究团队由来自全球多个国家的科学家和工程师组成，多数都已拿到博士学位，并且具备多年相关行业研究经验。
斯伦贝谢公司固井技术
斯仑贝谢-油井服务
Schlumberger Well Services (ex-Dowell)
W
C
S
油气井建设 (WCS)
油气井生产改造及优化 (WPS)
连续油管 (CTS)
固井
防砂 酸化 酸压 加砂压裂
连续油管清砂,除垢 连续油管测井
堵水
连续油管钻井
3
议题
Futur*自愈性水泥体系 EverCRETE*抗CO2侵蚀水泥 AccuSET*智能缓凝剂 固井工具
GasMigrationAdvisor* 防气窜顾问：综合全 面地优化水泥浆以达到防气窜的目的
在特殊情况下的水泥浆体系
GASBLOK* 防气窜水泥添加剂 LiteCRETE* 低密度水泥和 DensCRETE* 高密 度水泥 CemSTRESS* 应力分析软件 FlexSTONE* 柔韧性水泥
FUTUR* 自愈性水泥体系
油气井完整性的延续：从固井到废弃， 以及更远的将来
针对油气井的完整性挑战 斯伦贝谢历史上的创新
优化固井作业的软件工具
CemCADE* 固井工程设计软件：居中度，动态 压力„„ WELLCLEAN II* 顶替模拟器：优化流体及顶替 设计，预测可能的窜浆情况
Shale Top Shale
Shale Siltstone Sandstone Shale Siltstone Siltstone Shale Shale Siltstone Dolostone
Wapiabi Cardium Zone Cardium sand Blackstone Blairmore Bluesky Gething Fernie Poker Chip Nordegg Turner Valley
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200 150 100 50 0 160 Gap width (microns) 320
SqueezeCRETE
Injection points
谢谢
LiteCRETE
用于生产套管固井时的 渗透率对比
LiteCRETE
Conventional
Extended Lightweight
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Conventional
Compressive strength (psi)
Extended Lightweight
设计一种新型水泥
–
–
–
只需要更少量的 水 几种不同大小的 颗粒以一定比例 相混合 利用固体颗粒的 性质来决定水泥 浆及固化后水泥 的性质
先进固井技术中的第一族
CemCRETE 系列
CemCRETE
LiteCRETE DensCRETE DeepCRETE SqueezeCRETE
高性能的低密度水泥 高密度水泥 低温固井用水泥 二次固井用水泥(挤水泥)
0 0.05 0.1 0.15 0.2
用于造斜水泥塞时的 抗压强度对比
Permeability (mD)
对 LiteCRETE 水泥射孔
4 1/2 Casing 7 inch PVC Water 9 inch steel
比 15.8 lb/gal 的纯水泥表现更 出色
DensCRETE – 高密度水泥
斯伦贝谢(Schlumberger)
先进固井技术
改变地层隔离(Zonal Isolation)的机制
世界范围内 – 油藏趋于老化和衰竭
修井 低压地层的完井 蒸汽喷注, 增产措施 弃井(P&A)
日趋重要的几个方面
低破裂梯度的地层的隔离 在修井及弃井方面的先进技术 更可靠的隔离来帮助抵抗越来越高的油 气井的应力
–
盐度: 淡水到 37% 饱和盐水 密度: 14 lbm/gal 温度: 80º - 320ºF
–
–
SqueezeCRETE 的表现
狭缝穿透实验对比
Conventional microcement
300 250
Penetration (mm)
Well dispersed Micro-cement
SqueezeCRETE
水泥性质是由水与固体(水泥灰)的比例决定的 增加水
– –
减少水
– –
–
降低密度 降低黏度 higher flexibility
–
提高抗压强度 降低渗透性 收缩更多
5
固井水泥浆
水泥灰执行单一功能(固化), 需要能够被悬浮 在携带液体中
水泥灰被用来固 化 水被用来达到所 需的水泥浆的 性质
先进固井技术
400
500
Friction pressure (lbf/1000 ft)
DeepCRETE – 低温固井用水泥
工作范围
–
盐度: 淡水到 37% 饱和盐水 密度: 12 - 13.5 lbm/gal 温度: 40º - 80ºF 压力: 地面泵送压力小于 5000 psi
–
–
–
DeepCRETE 的强度的增长曲线
能超过油气井寿命的 解决方案
斯伦贝谢(Schlumberger) 先进固井技术的历史
1989 泡沫水泥固井 SPE 19935 1997
LiteCRETE
开始应用 SPE 53283
1995 2000 2005
1990
1993 开始研究先进固井技术
2000 划时代的
先进固井技术
SPE 38598
传统固井技术中的水泥是水泥
LiteCRETE – 低密度水泥
工作范围
–
盐度: 淡水到 37% 饱和盐水 密度: 10 - 13 lbm/gal 温度: 80º - 450ºF 压力: 地面泵送压力小于 8000 psi
–
–
–
LiteCRETE 的表现
12 ppg 的 LiteCRETE 与15.8 ppg 的纯水泥的表现 对比
50 40 DeepCRETE at 50F DeepCRETE at 40F
Time (hours)
30 20 10 0 50 psi 500 psi 1000 psi 1500 psi Compressive strength (psi)
SqueezeCRETE 二次固井用水泥(挤水泥)
工作范围
工作范围
–
盐度: 淡水到 37% 饱和盐水 密度: 17 - 24 lbm/gal 温度: 100º - 450ºF
–
–
DensCRETE 的泵送磨阻系数对比
Pump rate (BPM)
5
3
19 lbm/gal Conventional slurry
1 0 100 200 300
DensCRETE