提高油田服务效率

提高作业效率能够使能源公司对产量递减的老油气田和位于偏远地区的新油气田进行经济开采。在这些情况复杂的油气田，有两项油田服务－水力压裂和电阻率测井－已经得益于作业效率的大幅度提高。

Salvador Ayala要想在当今的商业环境中获得成Tom Barber

Marie Noelle Dessinges功，就必须进行高效率作业。关于行业Mark Frey

企业如何分析其工艺技术，如何寻找Jack Horkowitz降低成本、增加利润、提高客户满意度Ed LeugemorsJean-Louis Pessin和使员工生产力最大化的方法，商业Chin Seong Way

出版物和电视专题节目均有许多报道。美国得克萨斯州Sugar Land油田服务行业也不例外。

Rob Badry

为了满足不断增长的油气需求，加拿大艾伯塔省卡尔加里作业公司正在把更多的注意力放到老Ismail El Kholy油气田上，尽管许多老油气田的产量哈萨克斯坦Atyrau在不断下降。为了维持一定的产量水平，需要对这些油气田的油气井进行Aaron Gal

Michelle Hjelleset修井工作。此外，作业公司还在从漏掉得克萨斯州Midland的油气层中开采油气，并在边远地区寻找并开发新的油气田。老油田一般Delaney Sock

俄罗斯Nefteyugansk需要进行多次小规模业，以维持产量。作业者为了获得足够的投资回报，其Rishat Radikovich YamilovSibneft-Khantos效率一定要高，其设备成本和人员成

俄罗斯Khanty-Mansiysk在编写本文过程中得到以下人员的帮助，谨表谢1.有关适用设备更多的信息，请参见：Barber T，意：得克萨斯州Sugar Land的Luc Argentier，MikeJammes L，Smits JW，Klopf W，Ramasamy A，Parris，Mike Ross和Vassilis Varveropoulos；阿曼FahudReynolds L，Sibbit A和Terry R：“实时评价裸眼的Gregoire Jacob，以及俄罗斯莫斯科的Cyrille井测井资料”，《油田新技术》，11卷，第2期Picoche。

（1999年夏季刊）：36-57。arcVISION，CDR（补偿双电阻率），CemSTREAK，“New Design Simplifies Coiled-Tubing Operations”，CleanGEL，CT EXPRESS，DataFRAC，FracCAT，Oil & Gas Journal，98卷，第2期（2000年1月GelSTREAK，InterACT，mcrVISION，PCM（高精度连10日）：38。续搅拌机），Platform Express，POD（程控最佳密度），PodSTREAK，PowerPulse，ProCADE，PropNET，SlimPulseSwinstead N：“营造一种更佳的工作环境”，和YF等是斯伦贝谢公司的商标。

《油田新技术》，11卷，第3期（1999年秋季刊）：46-60。Braun B，Foda S，Kohli R，Landon I，Martin J和Waddell D：“小型水泥车在油田上的应用”，《油田新技术》，12卷，第2期（2000年夏季刊）：18-29。

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本一定要降到最低。另外，作业时间一

定要短。

偏远地区常常会面临后勤方面的挑战，如井场之间的距离较远，交通运输基础设施有限，恶劣气候环境及化学剂和设备的不利存储条件等。与老油田一样，这些环境因素均要求在建井、增产和生产过程中进行高效作业。

对新井和现有井进行修井服务需要将一系列的电气和机械设备和人员据具体应用情况，相关的资本投资有可能相当巨大。一般情况下，油田服务公司设计出一套适用于小到小规模修井作业大到压裂作业等所有情况的设备和工艺。但在老油田和边远地区，这些设备则常常大大超出了服务需求，笨重且费用昂贵。

为了提高边远地区和老油田的作业效率，斯伦贝谢引入了高效的适用设备和工艺技术。最近引入的有CemSTREAK快速部署灌浆装置，CTEXPRESS快速部署连续作业系统和Platform Express综合电缆测井仪器等[1]。本文重点介绍了最近的一些应用实例，包括高效压裂车组和mcrVISION低风险随钻传播电阻率测井服务等。

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（有时还包括化学剂）运送到井场。根󱀇󱀇ն󰫧󱃱󰚦󱆳󰴘󰽃󰨴󰪙󰡛GydanskYamal󱆳󰴘SurgutPriobskoeKhanty-MansiyskNefteyugansk󰵭󰯽Ob00󰠅󰫛300󱆈󰫛300>西西伯利亚的主要油气田。各大油气田之间相隔数百英里，主要靠铁路或原始道路相连。为了实现高效油井服务作业，必须要克服地理环境所带来的后勤方面的困难。

西伯利亚高效水力压裂作业实例

西西伯利亚的面积相当大，是俄罗斯主要的石油生产地（上图）。各大油田之间相隔数百英里，主要靠铁路或原始道路相连。恶劣的天气使有限的交通运输基础设施变得更为复杂。在冬季，气温一般在零摄氏度以下，有时会降到－50˚C（－58˚F）。从油田服务的角度来看，这些条件均给后勤保障带来了很大困难。在如此恶劣的气候条件下，把设备和补给运送到井场是很困难的，补给的储存（尤其是化学剂）也成问题。

水力压裂是最复杂的油田服务项目之一，所要用到的设备包括：存储和运输水以及化学剂的设备、配制压裂

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液的设备、搅拌压裂液和支撑剂的设备、把压裂液泵入井内的设备以及对作业进行监控的设备等[2]。压裂作业需要一支训练有素的作业队伍，相互之间必须定期保持沟通。西伯利亚的气候条件和复杂的后勤条件给作业带来

2.有关水力压裂更多的信息，请参见:Brady B,Elbel J,Mack M,Morales H,Nolte K和Poe B:“CrackingRock:Progress in Fracture Treatment Design”,OilfieldReview,4卷,第4期（1992年10月）:4-17。3.瓜尔胶添加到水里后，会发生水化，并产生一种粘性液体，被称作线性凝胶液。当液体温度上升时，线性凝胶的粘度大大降低。添加交联剂就可以避免粘度损失。交联剂是一种可把聚合物成分胶结在一起的物质，可以把有效分子量提升一个数量级以上。在液体温度高达350˚F（117˚C）时，可使用交联凝胶

了更大的困难，要想使作业取得成功就必须克服这些困难。

压裂液－配制压裂液是作业中非常关键的一个步骤，无论天气条件如何，必须确保安全、有效地配制压裂液。西伯利亚最常用的压裂液是硼酸盐交联瓜尔胶聚合物体系[3]。按照惯例，在进行压裂作业之前，线性瓜尔胶溶液要在容量为50～60米3（315～ 377桶）的大罐中进行批混。为了达到聚合物完全水化的效果，必须对从当地水源抽取的水进行加热，而且至少要加热到20˚C（68˚F）。水化过程需要将近10小时的时间。在此期间，聚合物溶液容易受到细菌腐蚀并降解；因此，必须加入杀菌剂。

批混造成很大的浪费。作业完成后，罐底沉渣或无法抽出的压裂液仍然存留在罐内。一般情况下，罐底沉渣至少占原来压裂液体积的7%，必须对它们进行处理并将它们运送到安全的处理场地。另外，线性凝胶液的储存期限最多为两天。如果作业推迟的时间超过两天，那么就不得不报废整个批次的凝胶液，而这些凝胶液的价格通常非常昂贵。

在施工之前还要配制胶联剂溶液。该溶液中含有可控制液体pH值的硼酸盐交联剂和添加剂，因此，能够延迟胶联过程[4]。延迟胶联会使地表的流体粘度降到最低，同时也会降低对泵马力的需求。理想情况是，就在流体进入炮眼之前在井内开始进行胶联。

在压裂作业过程中，要不断地计量进入线性凝胶液的胶联剂溶液。另外，还要添加几种添加剂，如粘土稳定剂、表面活性剂、防滤失剂和破胶剂。必须对每种添加剂的含量进行仔细控制；否则，可能会对流体性能产生不利影响。

体系。有关这些压裂液更多的信息，请参见：Armstrong K,Card R,Navarrette R，Nelson E,NimerickK,Samuelson M,Collins J,Dumont G，Piraro M,Wasylycia N和Slusher G:“Advanced Fracturing FluidsImprove Well Economics”,Oilfield Review,7卷，第3期（1995年秋季刊）：34-51。4.交联延迟剂为化合物，与交联剂混合可形成化合络合物。若被添加到线性凝胶液中，络合物就会缓慢分解并释放出交联剂。5.McIntire WR:“Apparatus and Method for MixingFluids”，美国专利号5046856（1991年9月10日）。

IrtyshOb油田新技术

高效设备－水力压裂需要一组复杂的电气设备和机械设备车队。除了储液罐之外，一般的西伯利亚压裂作业要用到四辆高压泵车、一辆POD程控最佳密度混砂车（用于添加胶联剂溶液、其它化学剂和支撑剂）、一辆FracCAT压裂计算机辅助处理设备运输车（用于作业监控）、一辆运输化学剂的拖车、一台吊车和四套支撑剂储运系统。

由于西伯利亚运输困难的原因，这一支庞大的车队不可能快速高效地从一地转移到另一地。作业能力被在每月8次左右，对作业效率产生很不利的影响。西伯利亚地区的油田作业逐渐增多，这就促使斯伦贝谢的工程师开始寻找提高作业效率和设备使用率的方法。他们的目标有两个：一是组建一支能承担西西伯利亚地区80%作业量的压裂车队，二是淘汰批混的方法。

对主要油田的分析表明，为了达到上述目标，设备和压裂液体系必须要能够处理深度达5029米（16500英尺）、井底温度在52～93˚C（125～200˚F）之间、地层渗透率在2～20 mD之间的井。生产层厚度范围为3～30米（10～100英尺），有些油井有多个生产层。向炮眼泵送的时间为2.5～4.5分钟不等；因此，交联延迟必须是可调整的。油田不同，作业规模也有所不同，所使用的压裂液为100～1100米3（630～6920桶）不等，所用支撑剂可达50万公斤（110万磅）。支撑剂的大小为20/40目～10/14目不等。在综合考虑上述技术条件的基础上，工程师和药剂师开发出了高效压裂液配制搅拌设备和改进型硼酸盐交联瓜尔胶液体。

在全世界大部分地区，用于压裂的PCM高精度连续搅拌机取代批混搅拌机已经多年了。在压裂作业中，PCM设备将水和瓜尔胶聚合物与柴油的混浆混合。所得混合物在水合室内循环，线性凝胶液排入搅拌机和泵中。PCM系统还具备液体添加剂加料器的特征[5]。

PCM技术最初是针对北美地区的应用而研制的，适用于大型施工，而不是西伯利亚的那种小型施工。此设备太

󰺤󰣅󰠸Ԣ󱆩󰖡󱍕󱇵󰩦󱋆󰻼

󱀌󰷇󰠶󰣹8 X 6 󰫗󱂐ԭ󰭁󰬉՗󰲩󰸞󰴗󰨋󰢇󰿿󰤺󰬉󰧊󰬙󰴗

󰝞󰝋󱊧󰥐󰨋󰢇󰿿󰘦󰙪󱁒󰺤󰣅󰠸

󰛬󰤲󰝞󰛳󱀣󰽥󱇑FracCAT 󱈏󰹼󰗛󰫶󰦥󱆩󰚦󰦥󱁍󰢈󰲇󰝣󰠶󰣹

>GelSTREAK聚合物水化装置的主要组成部分。此设备固定在一个俄罗斯卡车底盘上，在西西伯利亚

的冬季寒冷气候条件下可以防冻。与以前的连续搅拌系统不同的是，GelSTREAK装置用干聚合物生成

33

线性凝胶液，浓度达6公斤/米，输出速度达6.4米/分钟。车载存储箱可装载1810公斤的聚合物干粉。设备操作是自动完成的，可从FracCAT计算机辅助处理设备运输车对设备操作进行远程控制。

大，无法在西西伯利亚的越野路段上进行高效运输。西伯利亚冬天的气温很低，柴油会变稠，因此，在一年之中的大部分时间里，PCM系统中所用的瓜尔胶浆液会因为粘性太大而无法使用。 　

随着GelSTREAK凝胶连续搅拌水化设备和CleanGEL无烃聚合物基压裂液的出现，PCM系统和浆状瓜尔胶的局限性便得以克服。GelSTREAK车固定在俄罗斯6×6卡车底盘上，由一个400马力发动机供电，是一种小型的PCM系统，运输便利（上图）。CleanGEL压裂液使用了一种聚合物干粉，冬季几个月

的压裂液处理问题就不存在。从环保方面来说，不使用柴油也是一大优点。一个容量为1810公斤（4000磅）的车载储存箱将聚合物干粉运到井场。

要配制出无结块的溶液，聚合物干粉必须要完全分散在水里，这可通过GelSTREAK搅拌系统中的一个名为喷射器的装置来实现。喷射器有一个文丘里喷嘴，可形成高速水流，产生强烈的吸力，将聚合物粉吸入混合室。混合区的湍流足以形成一种均匀混合。

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󱉄󰯋󰝅󰲩󰸞󰴗󰘜󰩨󰤂󰢇󰲩󰸞󰴗12345󰲩󰸞󰴗󰷇󰩨󰺤󰣅󰟰󱁏35421>GelSTREAK喷射器系统与水化厢。喷射器（右上）把干聚合物喷入高速水流，配制出均匀的混合物，然后把混合物输送到一个由五个舱组成的罐中（左上）。在混合物依次穿过五个罐的过程中，聚合物就被水化（下）。每一个舱中的搅拌机均能提供额外的混合能力，有助于形成先进先出的流动方式。

聚合物在喷射器中混合之后必须要水化，直到线性凝胶液达到设计粘度。水化作用需要时间和压裂液的剪切力，水化速率与压裂液温度成正比。GelSTREAK装置有一个由五个舱室组成的储罐，可使水化作用有充足的时间（上图）。在23.8米3（150桶）的舱室内搅动，压裂液依次穿过各个舱室，形成了先进先出的流动方式。罐内液面探测器和磁流量计监控舱室内的液面和流速，并可进行远程水化控制。

GelSTREAK设备可配制线性凝胶液，其聚合物浓度可达6克/升（50 磅/1000加仑），输出速率为0.95～6.36米3/分钟（6～40桶/分钟）。从排出管汇输

出水化凝胶，经过GelSTREAK装置到达混砂车，化学添加剂和支撑剂也输入混砂车。

从20世纪80年代早期起，POD混砂车一直是配制压裂液所用的斯伦贝谢标准设备。此混砂车的独特之处是它是一个程序控制的涡流搅拌器，可精确控制压裂液中支撑剂含量。在施工过程中，支撑剂的量逐渐上升，或逐步进行调整[6]。随着时间的推移，POD混砂车变得更加复杂，已经与干粉添加剂进料器、液体添加剂进料器和添加纤维的专用系统（如PropNET水力压裂支撑剂充

填添加剂）组合成了一个整体。

20世纪90年代，在FracCAT装置得以推广使用之后，压裂作业的远程控制变得很常见。此车上有一个像办公室一样的工作间，工作人员在那里可以控制作业的方方面面，包括POD混砂车。车载计算机系统实时记录并分析施工数据，并可将信息通过卫星传送到作业者的办公室或地区技术中心[7]。

6.Althouse JW:“Apparatus for Mixing Solids and Fluids”,美国专利号4453829（1984年6月12日）。7.有关实时数据传输更多的信息，请参见：Brown T，Burke T，Kletzky A，Haarstad I，HensleyJ，Murchie S，Purdy C和Ramasamy A：“适时传递数据”，《油田新技术》，11卷，第4期（1999/2000年冬季刊）：34-55。

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油田新技术

󱅂󱃣󱆳󱁒󰽩󰠸󰩦󱋆󰹪󱅂󰼹󰽁󰥇󰤵󰿐󱂓󰽀󱁍󰟅󰝹󰽁󰥇󰤵󰧊󰬙󰴗󰟛󰥐󰬙󰛷󰿐󱂓󰽀󱁍󰹼󰘜󰠶󰣹󰟾󱍕󰳝󰻼󰽩󰠸󰝞󰝋󱊧󰥐PropNET 󰧊󰬙󰴗󰯢󰜈󰤺󰟛󰥐󰬙󰛷󰦥󰷇󰳝󰻼POD 󰤂󰢇󰴗Ԣ󱆩󰩦󱋆󰖝󱀌󰷇󰭁󰬉󰤺󱀌󰷇󰠶󰣹󰲇󰘜󱌈󰣑󰠶󰣹󱅂󰼹󰽁󰥇󰤵󰦥󰷇󰳝󰻼>PodSTREAK混砂车的主要组成部分。此设备将POD混砂车与FracCAT施工监控设备结合于一体。此装置有足够数量的添加剂进料器（包括PropNET进料器），可不停地搅拌压裂作业所需要的所有化学剂。混砂车可以5.1米3/分钟（32.1桶/分钟）的速率输送支撑剂含量为8 ppa的压裂液，也可以3.8米3/分钟（23.9桶/分钟）的速率输送支撑剂含量为12 ppa的压裂液。FracCAT操作室内的触摸屏可控制作业的方方面面。车载卫星天线可向远方实时传输作业数据。此设备和GelSTREAK设备一样可以抵御西伯利亚的寒冷天气。

POD混砂车和FracCAT车所具备的能力远远超出了在西西伯利亚进行的大部分压裂作业所需。在一些老油气田地区也存在这样的问题，如加拿大的艾伯塔和美国的得克萨斯州西部。例如，FracCAT车上有足够的电子设备，并为人员留有足够的空间进行大型压裂作业。因此，斯伦贝谢工程师设计了一种简洁高效的装置－PodSREAK增产措施

监控装置（上图）。此装置将POD混砂车和FracCAT控制室二者合为一体，简化了设备安装，降低了现场所需人员的数量。

PodSTREAK装置有一个涡流混合器，涡流混合器上有一个高架门和料斗系统，可接收来自支撑剂存储系统或砂

3

带输送机的支撑剂。由容量为1.6米（10桶）的头罐用8×6直接传动离心泵向混合器提供线性凝胶。辅助设备包括干粉添加剂进料机，液体添加剂计量系统和分配PropNET纤维的专用进料机。此设备可持续不断地搅拌压裂作业所需的所有化学制剂。

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󰘩󰰄󰳡󰩦󱋆󰰇󰩷FracCAT 󰥔󰩦󰴗󰹬󱄓󰻼>PodSTREAK车上的FracCAT操作室。控制GelSTREAK装置、POD混砂车、添加剂进料器和高压三缸泵的工作站均在一起。有足够的空间容纳相关设备的操作员和客户方的操作员。人机工程学使得通信变得快捷，能够更好地实时了解作业进度。

3028263󰩙/󰸷 CleanGEL 󰠩󰜻󰦌3󰩙/󰸷 󰗉󰡀󰠩󰜻󰦌 511 s-1󰹉󰚦󱉕󰜈, cP2422201816141210717󰿒󰜈, °C27371,000900800140120100100 s-1󰹉󰚦󱉕󰜈, cP70060050040030020010000YF100RGD (4.2󰩙/󰸷 CleanGEL 󰠩󰜻󰦌)4.2󰩙/󰸷󰗉󰡀󰠩󰜻󰦌204060󰹉󰥘Lj󰝴󱋓4.8󰩙/󰸷󰗉󰡀󰠩󰜻󰦌󰿒󰜈801006040200120>常规瓜尔胶聚合物和高效瓜尔胶聚合物性能的比较。含有高效瓜尔胶的线性凝胶液粘度远比用常规胶配制的线性凝胶液粘度要高（上）。性能上的优势可使

。注意：4.8克/升（40 磅/1000加YF100RGD压裂液中聚合物浓度降低20%（下）

仑）常规瓜尔胶（绿色）与4.2克/升（35磅/1000加仑）高效CleanGEL瓜尔胶（棕色）的粘度相同。

󰿒󰜈, °C80FracCAT操作室内配有控制GelSTREAK装置、POD混砂车和至少8个三缸压裂泵的先进电子装置和触摸屏（上图）。FracCAT软件连续记录、分析作业数据，车载自展式天线可使InterACT 实时监控和数据传输系统实时远距离传送作业数据。此操作室还配备了一个流体样品站和一个小型实验室，可进行标准的质量控制试验。

高级压裂液－为了充分利用PodSTREAK和GelSTREAK装置的优势，斯伦贝谢药剂师研制出了一种简化但很适用的硼酸盐交联压裂液－YF100RGD交联水基压裂液，其与西伯利亚的压裂液配制条件和气候相适应。RGD是“reduced guar，delayed”的首字母缩写，意为用少量的瓜尔胶就可达到规定的压裂液粘度。为了在压裂液充填过程中降低摩擦压力，要延迟胶联。通过淘汰现场批混和化学制剂搅拌方法以及将添加剂流降到最小，可使压裂液体系增加作业效率。

CleanGEL聚合物是一种精制的速溶干瓜尔胶，与常规产品相比，其分子量较高[8]。因此，此新型瓜尔胶的线性凝胶和胶联凝胶浓度均较高（左图）。

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油田新技术

250性能的改善使聚合物浓度降低了

20%。由于在返排压裂液后会有少量的

200滤饼沉积于裂缝面，支撑剂充填层中也会残留少量的聚合物，所以，聚合物的150用量越少越有利。这两方面的改善有助

100于增加裂缝渗透率和油井产能（右图）。

在西伯利亚，YF100RGD压裂液的聚合

50物浓度一般在3.0～4.2克/升（25～35磅/1000加仑）之间，而传统的批混系统则023456要求其为5.4克/升（45磅/1000加仑）。󰨋󰢇󰿿󱆩󰬉, 󰩙/󰸷ԍ󰬾󰸲󰽪󰭲󱈺󰥇Բ󰫩, %与批混方式不同的是，瓜尔胶不断

地加入水中，并在GelSTREAK装置中水化。然后将合成所得的线性凝胶泵入

PodSTREAK混砂车，并加入其它化学制剂。硼酸盐交联剂和延迟剂以颗粒状干混合料的形式运到井场。在作业过程中，通过固体添加剂进料器不断将混合料添加入线性凝胶液。不需要配制胶联剂溶液使施工变得更加安全，而且所需时间更短。胶联延迟时间随着混合水温度和成分的不同而有所不同（请参见“极端温度条件下使用的油田化学剂”，第4页）。溶解性杂质会干扰胶联过程。如果作业

前的质量控制试验显示交联延迟时间不

合适，工程师就会通过调整压裂液pH

值进行校正（右图）。在现场，

PodSTREAK混砂车中会添加适量的氢

氧化钠。其它主要的YF100RGD添加剂（一

种粘土稳定剂和一种环保型表面活性剂）也被混合在一起。稳定剂可防止产层中的粘土膨胀及渗透率降低。表面活性剂可降低地层的毛细管压力，改善压8.Karstens T和Stein A:“Method for Improving the

Exploitability and Processability of Guar Endosperm

and Products Obtained Using Said Method”，美国专

利号6348590（2002年2月19日）。

Chowdhary MS和White WM：“Method and Product

for Use of Guar Powder in Treating Subterranean

Formations”，美国专利申请号20030054963（2003年3月30日）。

9.Hinkel JJ，Brown JE，Gadiyar BR和Beyer E:“New

Environmentally Friendly Surfactant Enhances Well

Cleanup”，SPE 82214，发表在SPE欧洲地层损

害会议上，海牙，2003年5月13-14日。

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>支撑剂充填层保留渗透率与聚合物含量之间的关系。试验是在96˚C（205˚F）的

温度条件下进行的，使用了2 磅/英尺2 16/30目的支撑剂。闭合应力为34.5 MPa

（5000 psi）。所有液体中均含有0.6克/升（5磅/1000加仑）的过硫酸铵破胶剂。

结果表明，聚合物用量从4.8克/升降到4.2克/升，保留渗透率增加了23%。

876󱋓󰝴Lj5󰥘󰹉4󰗿󱃽3210710111213󱃣󰬛󱅂 pH󱊵>压裂液pH值对含有3.0 克/升（25磅/1000加仑）CleanGEL瓜尔胶的YF100RGD

压裂液交联延迟时间的影响。压裂液温度为24˚C（75˚F）。如果作业前的质量控制

试验显示交联延迟不合适，工程师就会通过调整pH值进行校正。裂液返排效果[9]。稳定剂与表面活性剂度为52～163˚C（125～325˚F）的情况下

为液体，混合物的凝固点为－34˚C（－使用，这超出了西伯利亚的温度范围。

29˚F），可最大程度减少在西伯利亚冬由于YF100RGD压裂液的滤失特性与其

季处理的难题。它硼酸盐交联压裂液相似，其可用一般PodSTREAK车上的其它添加剂进的方式产生并延伸裂缝。

料器供给的材料有胶囊破胶剂和2005年10月，西西伯利亚的PropNET纤维等。传统的批混压裂液最Priobskoe地区引入了集GelSTREAK和多需要15种添加剂。由于材料胶结，新PodSTREAK于一体的高效车队（HEF）。

型压裂液最多只需要8种添加剂，并且油田的作业公司是Sibneft-Khantos。自可以对所有添加剂量连续进行计量。 　那时以来，已经应用新型设备和压裂液

　YF100RGD压裂液可以在井底静态温进行了150多次压裂作业。

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󰘯󰽥󱍕󱄽9.5󰟛󱁳󰗛󰜓7󱈏󰹼󰚟󱁄󰗇ժ󱈞󱁄󰗇Ҿ󱌎DataFRAC 󰹁󰟾󰥇󰷇󱊧󰗫󰤵Lj󰤂󰢇󰠸Ҿ󰶇󰣷󱅱Lj󰸢ԢҾ󱌎3.510ԭ󰷇󱃣󰬛󱅂󱍕󱄽󰢫󰲇󱅂󱈏󰣮󱆐󰚺13213.55131.51目支撑剂砂粒被添加到裂缝中。

根据ProCADE油气井分析软件，使用YF100RGD压裂液压裂的井的累计产气量要比使用线性胶尔胶压裂的井高17%，比使用快速交联胶尔胶压裂的井高4%。在经济上，此井至少实现了180万美元的收入。此油田已有12口井利用高效压裂液体系进行了增产处理。

300510152025󰹉󰥘Lj󱁭󰹉>在西伯利亚完成高效车队（HEF）作业与传统方法作业所需平均时间的对比。由于不用批混，也不

需配制胶联剂溶液，HEF作业一般要节省8小时左右的时间。现场设备的减少以及设备动迁的改善也有助于提高效率。

平均来说，其总施工时间（包括往的炮眼泵送压裂液和支撑剂，其目的是

返井场的运输时间、设备安装时间、泵在井筒和生产岩石之间重新建立最佳连

送时间、设备拆卸时间和排液时间）要通[11]。老套管可能经受不住施工压力，

比传统的批混方法短约8小时（上图）。为了避免对老套管的损坏，常常通过油

因此，高效车队在一个月内最多可进管实施压裂。使用还可以精确地选

行26次作业－这是原来作业能力的两择泵入压裂液的炮眼。

倍以上。比套管小得多；因此，压裂作

由于采用了新服务项目，施工成业过程中的摩擦压力是一个主要考虑因功率（以支撑剂100%充填地层为成功素。摩擦压力过大则需要更大的地表泵的标准）从60%上升到88%。设备可靠马力，了压裂液通过炮眼传输的速

性的提高、压裂液组分及配制的简化率。正如前面所讨论的那样，延时交联和泵送时压裂液参数的良好控制都是降低了摩擦压力，所以，YF100RGD压裂

提高成功率的直接原因。连续混合节液特别适合这种情况。省了3000米3（18870桶）以上的线性凝在位于得克萨斯州Pecos县的Pinon

胶和添加剂，不需要进行费用昂贵的油田利用YF100RGD压裂液和HEF第一次化学废物处理[10]。目前，有一只高效车进行了二叠纪盆地压裂作业，其目的是

队（HEF）在西伯利亚进行作业。由于对Caballos产气层进行压裂增产。

这只作业车队的成功，另外四只车队以前在此油田进行的施工使用的是也计划进入该地区。4.8克/升（40磅/1000加仑）线性瓜尔胶或4.2克/升（35磅/1000加仑）非延

二叠纪盆地老油层的压裂实例时硼酸盐交联瓜尔液。但其液体粘度不　　HEF和YF100RGD压裂液在北足以产生期望的裂缝形状和油井产能。

美也获得了成功，主要是因为它们的与快速交联液相结合形成了足够的粘性能特别适合在老油田进行压裂作业。度，但摩擦压力却过大。因此，作业者

位于美国得克萨斯州西部和新墨西哥决定试用新型的压裂液体系。州的二叠纪盆地85年来一直是油气高在某口井中，31/2英寸的通过

产地。尽管已经开采多年，仍有大量具95/8英寸的套管下入到2012米（6600英有开采价值的油气；但经济上要求作尺）的井深处。地层温度为76.7˚C业者高效增产和开采这些储量。（170˚F），渗透率约为1 mD。压裂液的瓜

PodSTREAK装置、干瓜尔胶在运输和环尔胶浓度从4.2克/升下降到3.0 克/升，境上的优势都非常适用于此。反映出了精炼干粉聚合物的高效性。作

许多二叠纪盆地的作业者都在对业过程中的泵速为7.9米3/分钟（50桶/储层进行重复压裂，已有的或新形成分钟），99790公斤（220000磅）的20/40

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高效电阻率测井

康拉德和马歇尔·斯伦贝谢于1927年发明了电阻率测井技术[12]。从此，电

阻率测量法一直是帮助作业者识别地下油气层的主要方法。感应电阻率测井仪

器采用发射线圈天线，能够产生电磁

场。电磁场与周围的岩石相互作用，产

生能够指示地层电阻率的信号。一般来

说，地层电阻率随含水率、地层水矿化

度、温度和导电矿物（如粘土）的变化

而变化。大多数含油气地层的电阻率较

高。因此，利用电阻率测井可以识别单

10.Kirilov V,Yamilov R,Lyubin G,Dessinges M-N,Parris

M,El Kholy I,Leugemors E,Ayala S,Pessin J-L,Fu D,SockD,Maniére J和Butula K:“A New Hydraulic Fracturing

Package Fit for Arctic Conditions Improves Operational

Efficiency and Fracture Conductivity and EnhancesProduction in Western Siberia”,SPE 102623,发表在

SPE俄罗斯石油天然气技术会议暨展览会上，

莫斯科，2006年10月3-6日。11. Dozier G,Elbel J,Fielder E,Hoover R,Lemp S,Reeves S,

Siebrits E,Wisler D和Wolhart S:“重复压裂方法”，

《油田新技术》，15卷，第 3期（2003年秋季刊）：38-53。

12.Schlumberger AG:The Schlumberger Adventure。纽

约市：ARCO出版公司，1982年。13.Frey MT,Argentier L,Ross M和Varveropoulos V:“A

Retrievable and Reseatable Propagation Resistivity

Tool for Logging While Drilling and Logging While

Tripping”,SPE 103066,发表在 SPE技术年会暨展

览会上，美国得克萨斯州San Antonio,2006年9月24-27日。

14.Hache J-M和Till P:“New-Generation Retrievable

MWD Tool Delivers Superior Performance in HarshDrilling Environments”,SPE/IADC 67718,发表在SPE/

IADC钻井会议上，阿姆斯特丹，2001年2月

27日-3月1日。15.Clark B,Luling M,Jundt J,Ross M和Best D:

“A DualDepth Resistivity Measurement for FEWD”,第29届SPWLA测井年会论文集，得克萨斯州San

Antionio,1988年6月5-8日,A篇。Bonner SD,Tabanou JR,Wu PT,Seydoux JP,Moriarty

KA,Seal BK,Kwok EY和Kuchenbecker MW:“New 2-MHz Multiarry Borehole-Compensated Resistivity ToolDeveloped for MWD in Slim Holes”,SPE 30547,发表

在 SPE技术年会暨展览会上，达拉斯，1995年

10月22-25日。油田新技术

m 1.6T1R1R2T2> mcrVISION电阻率传播测井仪器和钻铤。仪器

左）长度为6.1米。T1和T2为发送器天线，R1和R2为接收器天线。钻铤（右）上每个天线位置处的缝隙使得钻铤对相移和衰减电阻率测量没有任何影响。

个岩层并进行地层对比，将油气饱和岩石与含水饱和岩石区分开来，结合孔隙度测量方法还可定量确定岩石中的油气含量。

在过去的80年中，电阻率测井仪器和解释技术已经发展得非常先进。现代仪器可进行高分辨率测井，并对侵入影响和井眼不规则度进行校正。先进的解释技术有助于明确仪器在许多老油田中大斜度井和水平井中的响应。然而，因经济条件，许多老油田无法承受与标准电缆测井和LWD（随钻测井）技术相关的仪器落井风险。因此，作业效率、低成本和最低风险是选择测井项目的主要考虑因素。这些挑战促进了效率和后勤方面的巨大改善，促使推出了mcrVISION低风险随钻传播电阻率测井服务[13]。

MWD仪器已经问世多年，可在钻井过程中提供自然伽马测井和其它测量结果，其传感器和电子线路安装在钻铤内

2006年秋季刊

440440460460480480500500520520󰘅󰘅󱆈󱆈Lj540Lj540󰜈󰜈󰸨560󰸨5602-MHz 580󰮋󱅏󰴗580400-kHz 󰮋󱅏󰴗2-MHz 4.75-in. 󱍈󱯊400-kHz 4.75-in. 600󱍈󱯊6002-MHz 6.75-in. 󱍈󱯊400-kHz 6.75-in. 620󱍈󱯊62000660660101102101102󱁎󱅎󰛉󱍆󰭲Lj󰱹󰰛Ą󰯝󰺛󰥩󰛉󱍆󰭲Lj󰱹󰰛Ą󰯝> mcrVISION钻铤对相移（左）和衰减电阻率测井（右）的影响。这是在休斯敦的一口305米（1000英尺）深的试验井中记录的测井曲线。这口井穿过了一系列水平砂泥岩层，夹有泥岩互层。两组测井曲线由来自裸电阻率测量仪器和两个尺寸钻铤内仪器的六个重叠的测量结果组成。测量结果重叠表明钻铤对测量响应几乎没有任何影响。

可回收并可更换的探头内[14]。在要求高底座上或可用电缆收回。效的环境中，此仪器的结构有很多优势：mcrVISION仪器的直径为4.45厘米●由于探头可用电缆回收，因此落井的（1.75英寸），自带天线、电子线路、存费用较低。储器和电池（左上图）。测量物理过程、●因为可以回收，因此在卡钻的情况下技术规格与其它传播电阻率仪器（如可恢复数据。acrVISION阵列电阻率补偿仪器和CDR●假如探头发生故障，不需要把钻柱提补偿双电阻率仪器）相当[15]。两根发射升到地面就可以更换探头。天线以对称形式置于两根接收天线中点●探头可用在不同尺寸的钻铤上，减少上下83.8厘米（33英寸）处，两个接收了不同井眼尺寸所需设备的数量。天线之间的距离为55.9厘米（22英寸）。●

仪器便于运输。每个发射器顺序发射2 MHz和400 kHz

MWD仪器使用的是钢制钻铤。这的信号，接收器则对每一频率下得相移些钻铤对自然伽马或其它测量结果所用和衰减进行测量。因此，此仪器可提供的信号并不形成干扰，但电磁场却不能不同探测深度的四个电阻率测量结穿透它。为了将MWD仪器结构上的优果。2 MHz的测量结果最适合于高电阻势延伸到LWD传播电阻率测量上，斯伦率区域，400 kHz的测量结果则最适合于贝谢工程师开发了一种特制的不锈钢钻低电阻率区域。对每一组相移和衰减进铤，钻铤上开有缝隙，不会影响电磁信行平均处理以提供井眼补偿，因此消除号的传播和接收。因此，电阻率测井仪了电子漂移和井眼不规则度的影响。第一次如同MWD仪器一样可以安装在

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（󰛉󰪮󱌲󰶗󱎾󰮕20gAPI120󰧞󰧦󰛉󰪮90󱆈󰙫󰛉󱍆󰭲8in.180.2ohm.m20󱌲󰶗󰛉󰿋󰘅󱆈mcrVISION 󰺛󰥩–80mV20Lj0.2ohm.m20mcrVISION 󱌲󰶗󱎾󰮕󰜈󰸨mcrVISION 󱁎󰿋20gAPI1200.2ohm.m20X,450X,500> 墨西哥湾某井LWD测井曲线和电缆测井曲线的对比表现出良好的一致关

系。第1道包括自然伽马测量。第2道包括电阻率测量、mcrVISION相移和衰减电阻率曲线。

在每根天线位置处的钻铤壁上，统结合使用。电阻率测井仪直接连接有三组缝隙。这些缝隙可使电磁信号SlimPulse仪器的底部和其导向插头，形穿过钻铤；因此，可得到相移和衰减成了一个组合系统，可在电缆作业中对测量结果（上图）。仪器和钻铤均约为其进行回收和重新安装，就如同只采用6.1 米（20 英尺）长。因此，两者长MWD仪器时一样容易。此仪器组合还度均足够短，方便空运。钻铤通常有可与PowerPulse MWD 遥测系统相连，三种外径尺寸：12.1，17.1和21.0厘米增加实时数据的密度，还可在高速钻井

4.75，6.75和8.25英寸）。时进行实时地层评价。

仪器额定温度和额定压力的最大值mcrVISION系统可在存储模式下、分别为150˚C（302˚F）和138 MPa（20000状态下或与MWD仪器自然伽马模psi）。其存储容量很大，所消耗的电力块相结合使用时进行随钻作业或在起下很小，所以持续作业300小时之后，其钻时作业。在钻头行程结束时，仪器通存储空间才会满，或者电池才需要更过钻柱下入钻铤处，并在起钻时记录所换。数据采集速率为每秒测一次，这使有测量结果。若不需要实时数据，无法得测井速度达到每小时549米（1800英进行裸眼电缆测井或者裸眼电缆测井有尺），每间隔15厘米（6英寸）测量一次。风险时（如大斜度井或条件非常不好的为了进行实时LWD作业，井），随起下钻测井（LWT）则是节省成

mcrVISION仪器和钻铤与能提供自然伽本的最佳选择。

马测量结果、直径为4.45厘米（1.75英mcrVISION电阻率测量结果和寸）的SlimPulse第三代小井眼MWD系SlimPulse自然伽马测量结果可进一步与套管井密度和中子孔隙度测井相结60

合，可提供与裸眼三组合测井相当的测量结果。

mcrVISION仪器已经在井下符合其机械特性和操作规范要求的环境下进行了10000多个小时的作业。此项服务节省了作业时间，加快了井的钻进速度并可早日开始进行油气生产。

利用可回收式MWD进行实时电阻率测井

为了试验新技术，阿帕奇公司利用小井眼MWD系统在墨西哥湾的一口井中进行了实时mcrVISION作业，该井井

眼直径为24.4厘米（9 6/8英寸）

，是使用电阻率为0.35欧姆·米的水基泥浆钻成的。LWD测井和电缆测井之间的对比表明两者非常一致（左图）。来自mcrVISION仪器的两种组合电阻率曲线与电缆测井曲线相当吻合。

得克萨斯南部的应用实例说明了mcrVISION-SlimPulse组合在作业上所具有的灵活性。在这口3962米（13000英尺）深的井中，目的是通过套管开窗进行造斜，并以最少的起下钻次数形成预

计的井斜。

该总成是由位于一个马达上方、

SlimPulse钻铤下方的mcrVISION仪器钻铤组成。

在井内无仪器的情况下将BHA（井底部钻具组合）下到井底。然

后将电缆陀螺仪通过钻柱下入井内，

并安装在mcrVISION仪器钻铤上。

通过套管开窗继续进行钻井，陀螺仪提供井筒方位信息，直到套管对磁测量的影响降到最低。

工程师将陀螺仪移走，

并将BHA提至套管内，以避免在裸眼段和斜井段遇卡。

借助电缆，工程师将mcrVISION-SlimPulse系统下入井内，

并将其插入钻铤内。

仪器固定好后，撤走电缆，将BHA下到井底，然后继续钻井。

电阻率、自然伽马和测量数据被实时传到地面。

钻井进行几天后，MWD仪器出现故障。以前要解决此类问题需要工程师将整个BHA和仪器从井中提到地面。

而现在，

他们能够将BHA起到套管中，下入电缆，

回收电阻率仪器-MWD仪器组油田新技术

（󰧞󱁽󰦙-10󰜈00-1175gAPIgAPImm󰮋󱄅󰧞󱋐󱌱󰩥󱀤󰜈901500.60.6m3/m300.200.200.200.2200.2400-kHz 󰺛󰥩ohm.m200200200󰼫󰠶󰧞󱌲󰶗󱎾󰮕󰮋󱄅󰧞󱌲󰶗󱎾󰮕󰮋󱄅󰧞󰯢󰜈󰩥󱀤󰜈m3/m3400-kHz 󱁎󰿋ohm.m󰼫󰠶󰧞󰯢󰜈󰩥󱀤󰜈2-MHz 󰺛󰥩ohm.m1500.054250.60.60m3/m3󰼫󰠶󰦥󰠙󰛨󰿋󰴗󰧞󰧦mm󰼫󰠶󰧞󱋐󱌱󰩥󱀤󰜈m3/m32-MHz 󱁎󰿋ohm.m20012001󰮋󱄅󰧞 Sw0󰮋󱄅󰧞󰠼󰛉󱁳󱆌󰛉󰪮90󱆈󰙫ohm.m󰼫󰠶󰧞LWD Sw0X25X30口井的套管井自然伽马和密度-中子孔

隙度测井曲线。然后，对随钻测井曲线和套管井测井曲线进行深度匹配和综合，以提供地层岩石物理解释结果。为了将mcrVISION、套管井孔隙度测井与裸眼井三组合电缆测井进行对比，在一口井中进行了裸眼电缆测井。所得到的含水饱和度解释之间有着很好的一致性（左图）。

在一口井中mcrVISION仪器进行了随起下钻记录而不是随钻记录。在钻井时，钻铤作为BHA的一部分下入井中。在到达目标深度时，工程师使用电缆将仪器通过钻柱下入钻铤内。仪器安置好后，撤掉电缆，并以每小时396米（1300英尺）的速度起出钻柱。仪器从井内起出后，工程师下载仪器存储器中的数据，并根据所记录的信息得到了一条测井曲线。随起下钻测井作业只用了不到一个小时的时间，所得到的测井曲线与随钻测井曲线具有同等质量。

继续致力于提高效率

当今的油田服务实现了过去所不能想象的作业效率，作业公司也正在从中受益。设备、施工流程和人员效率的提高使得作业者可以继续对老油气田进行经济开采，并对偏远地区的新油气田进行开发。

本文介绍了在建井、增产和生产过程中能够提高作业效率的两项新技术的应用实例。这两项技术是mcrVISION随钻电阻率测量和高效压裂车队，还有很多其它节省时间和成本的技术，如CemSTREAK灌浆装置、CT EXPRESS连续作业机和Platform Express测井仪器串等。这些技术提高了作业的可靠性，并且使作业者以更高效、经济的方式进行钻井、测井、完井及油井维护等作业。

时间就是金钱，斯伦贝谢正在不断提高其所有业务部门的效率。随着更多的作业者试验应用目前可用的技术，并进一步促进油田作业各个方面的改善，业界有望从中受益更多。 —EBN

> mcrVISION孔隙度测井和套管井孔隙度测井组合与裸眼井电缆测井的对比。第1道显示的是套管井自然伽马和裸眼井自然伽马。第2道显示套管井密度孔隙度和中子孔隙度测量结果，同时还给出了裸眼井密度孔隙度和中子孔隙度数据。第3道给出了400 kHZ和2 MHz衰减和相移mcrVISION电阻率数据，以及最大探测深度的电缆电阻率测量结果。第4道表明根据裸眼井电缆测井计算出的含水饱和度Sw与根据mcrVISION/套管井孔隙度组合测井计算出的含水饱和度之间有着很好的一致性。

合。在地面，工程师从发生故障仪器的存储器中下载数据，并安装替代装置。然后，他们将修复后的仪器组合下入井中，并让钻柱回到井底，重新恢复钻井。新方法所需时间约为6小时，而过去起下管柱全过程所需时间约为12小时，因此作业者节省了大量钻机时间。

在得克萨斯南部的另一口井中，mcrVISION-SlimPulse仪器组合则被安放在导向BHA内马达的上部，实时传输电阻率和MWD信息。在第一次钻井过程中，井斜从垂直增加到了90˚。第二次钻井的井斜仍为90˚，但钻进几百英尺后，BHA在距离总井深150英尺（46米）处卡钻。工程师利用电缆打捞系统回收仪器，节省了50多万美元的落井费用。此外，从这两种仪器中下载了存

󰖪󰬉󰸨󰜈Lj󰯝储模式数据，利用这些数据，工程师可

得到电阻率－自然伽马测井曲线。随起下钻测井和套管井测井

在加拿大艾伯塔几口井的钻井过程中，斯伦贝谢工程师将mcrVISION电阻率测井和后来的套管井孔隙度测井相结合，从而无需进行裸眼井电缆测井。所有井井深约为200米（656英尺），井径为22.2厘米（81/2 英寸）。每口井钻井周期约为2.5天，若进行裸眼电缆电阻率测井还需要12小时。由于不需要进行裸眼测井，客户可在相同时间内钻更多口井，大大降低了单井成本。

在每口井下套管后，钻机就被搬到下一个井场。在钻机钻了一批井并搬到别的井场后，斯伦贝谢工程师记录了每

2006年秋季刊

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