國外油氣技術研發動態20111292主辦12152011目錄科研要聞201113CGGVeritas3D4研發動態4678LWD89專題報道10行業視點14主編：劉嘉地址：北京市西城區六鋪炕街 6號 郵編：100724 電子信箱：liujia@電話62065199科研要聞◆《世界石油》雜志發布 2011年世界石油獎最近，由美國《世界石油》雜志評選的2011年“世界石油獎”揭曉。經過三個多月的嚴格篩選，由10名業界知名專家組成的“世界石油獎”顧問委員會評出本屆16項“世界石油獎：”最佳完井技術獎—哈里伯頓公司的CobraMaxDM技術CobraMaxDM 技術是連續管壓裂、水力噴射射孔和井下流體混合三項技術的組合，實現了從常規方法到多層增產作業的跨越。該項技術可以確保每個層段都能獲得設定量的支撐劑，支撐劑分布更加均勻，有效提高了射孔段的完井效率，同時在應急處理、靈活性設計、流體導流和提高時效等方面均起到了良好的作用。最佳數據管理及應用解決方案獎—貝克休斯公司的Vision網絡監控系統Vision網絡監控系統是一種可視化協作工具， 利用模糊邏輯分析數據流，在重大問題出現之前就可以診斷出氣鎖、 油管堵塞及磨損程度等泵工況。該系統可以提供優良的作業數據，優化電潛泵系統，并優化使用工程資源，延長電潛泵壽命，提高產量，加速投資回收。3.最佳深水技術獎— MFC技術公司的MFC高溫高壓增強型垂直深水采油裝置FMC公司的MFC高溫高壓增強型垂直深水采油裝置首次實現了 177攝氏度、1.5萬磅/平方英寸井口關閉壓力下的深水勘探和生產。應用 MFC獨特的流動模塊，可以通過改變節流閥的位置將這種海底采油裝置從生產系統轉變為注入系統。 系統安裝靈活，節約成本，具有多種作業選擇。最佳鉆井技術獎—貝克休斯的AutoTrak井底鉆具組合和史密斯鉆頭公司的Spear頁巖優化鋼體PDC鉆頭AutoTrak彎曲井底鉆具組合旋轉導向工具具有易于操縱、可靠性高等特點，用于以前只能使用彎外殼馬達組合才能鉆的井中，無需提鉆改變馬達彎角，大大節省了鉆井時間，從而有效提高機械鉆速，同時改善井眼質量。Spear鉆頭為滿足特定地區的鉆井需要而設計，用于Marcellus頁巖鉆井中的成本控制，最大化地提高鉆井效率和性能。最佳鉆完井液獎—M-ISwaco公司的EnvirothermNT水基鉆井液耐高壓高溫EnvirothermNT水基鉆井液在極端密度和溫度條件下可以抑制頁巖膨脹并防止污染，從而減少井眼問題。在鉆井、測井、測試等作業期間該鉆井液的流1國外油氣技術研發動態2011年第12期動性質保持穩定，其穩定的流變性得益于添加的低反應活性固相和熱穩定無鉻添加劑。低反應活性固相可降低溫度升高對鉆井液密度的影響。抗高溫聚合材料替代膨潤土，起到穩定鉆井液粘度和膠凝強度的作用。從而減少了由于粘土在高溫下的絮凝反應造成的化學污染。一家大型作業公司在匈牙利鉆高溫高壓致密氣井時使用了該鉆井液，耐溫達232攝氏度。最佳勘探技術獎—斯倫貝謝公司的多頻介電掃描測井儀多頻介電掃描儀器可以精確測量含水孔隙度和殘余油飽和度，結果不受水礦化度和巖性影響。介電掃描測井儀器可以采集到只能通過昂貴的巖心實驗分析才能獲得的地層參數，結果與巖心分析結果非常一致。最佳海上健康、安全、環境/可持續發展獎—威德福公司的SeaHawk海底監測系統SeaHawk海底監測系統提供海底設備的高質量視頻和靜態圖片，有助于實時了解生產設備狀況，及時監測油氣泄漏。與其他探測儀器（如聲波泄漏探測器和點源傳感器）結合，可以發揮更大效用。8.最佳陸上健康、安全、環境 /可持續發展獎— 哈里伯頓公司的 CleanSuite技術CleanSuite作為一個前瞻性技術，在頁巖氣、致密氣和煤層氣等非常規資源開發的環保方面已經產生了非常好的效果。CleanSuite項目的目的在于推廣并幫助確保水力壓裂的可行性，特別是在高密度人口集聚區，已經開發出一系列清潔的力學方法和相關的化學劑。最佳生產化學品獎—沙特阿美石油公司的新型控水緩凝劑石油工業每年花費在產出水處理上的費用高達 400多億美元。聚合物凝膠被廣泛用作經濟有效地減少產水量的方法，這些材料以聚合物和交聯劑為基礎，在地面混合后注入目的層，形成凝膠。最佳生產技術獎—貝克休斯公司的超高溫SAGD電潛泵系統超高溫SAGD電潛泵系統是世界上第一個用于蒸汽輔助重力驅井的超高溫電潛泵系統，工作溫度可以達到 250攝氏度，遠遠高于常規系統，有助于提高產量和采收率，提高投資回報率。最佳可視化與協作獎—MC技術公司的FMC全油田動態模擬器深水和超深水海底系統的測試和評價具有很大挑戰性， 海上活動參數的建模、模擬和可視化有助于解決此類難題。通過在視覺豐富的 3D環境對某項任務進行多方面描繪，使海上活動可視化。這種模擬器可以對地理坐標系、數據和詳細的動態 3D模型進行模擬，提前預測項目的風險。2國外油氣技術研發動態2011年第12期最佳修井技術獎—哈里伯頓公司的無鉆機電纜二次完井解決方案無鉆機電纜二次完井解決方案中，哈里伯頓公司開發并部署了過油管電纜封堵二次完井非爆炸解決方案，無需修井機，大幅降低成本，為邊際井提供了經濟的二次完井解決方案。創新思想家獎—微震公司的PeterDuncan博士PeterDuncan博士在多倫多大學獲博士學位，是微震公司的創始人，創建了用電磁能量進行地球探測的新方法，對地球物理學和3D地震技術領域的貢獻為業界所公認。最佳拓展項目獎—FMC技術公司與休斯敦大學：UH海底認證項目FMC和休斯敦大學推出了 UH海底認證項目，目的是培養技術人才和技術領導，以應對海底油田開發中不斷出現的各種挑戰。 FMC技術公司和休斯敦大學將建立一個海底工程項目的全球大學網絡，便于各研究單位之間的課程分享和學分轉移。新視野獎—貝克休斯公司的井下封隔器和光纖濕式連接系統貝克休斯公司在殼牌研究與勘探公司科研人員的協作下，完成了井下封隔器和光纖濕式連接系統，為將光纖監測融入防砂完井和其他完井設備提供了有效手段。16.終身成就獎— FrankCasingCrew 公司的DonaldMosing 先生Donald Mosing 先生1944年開始在套管公司工作， 1947年推出垂直可調電動井架工操作臺的概念，60年代末和70年代初在公司內成立了套管部，隨后又創建了工程部，其創新產品獲得 40多項專利。1988年，成為公司總裁，并推出一系列新技術。（編譯：朱桂清、李萬平）◆阿拉斯加北坡油田即將測試新型甲烷水合物開采技術日前，美國能源部（DOE）、日本國家石油天然氣暨金屬公司、康菲石油公司達成了合作協議，將在阿拉斯加北坡油田測試從甲烷水合物中生產甲烷的創新技術。甲烷水合物主要存在于北極永凍土和 1500英尺以下的海底大陸架，業內許多專家認為，甲烷水合物是一種儲量豐富的未來潛在能源。DOE早在20年前已經開始研究甲烷水合物的資源潛力和開發技術。 2008年DOE與日本政府主管貿易的經濟產業省（METI）發表了一份共同開發甲烷水合物的聯合聲明，并在2011年延長了合作期限，此次合作也是在聯合聲明的原則下進行。美國和日本將測試新型甲烷水合物開發技術視為國家戰略的一部分，評估其對于甲烷水合物儲層的適應性，從而為未來可能的長期測試提供重要的數據信息。現場測試將在普拉德霍灣 I?nikSikumi地區（依奴皮維克文，意為“冰之火）”的甲3國外油氣技術研發動態2011年第12期烷水合物生產井中進行，全套井中測試儀器均由康菲石油公司和DOE化石能源局國家能源技術實驗室提供，并于2011年早期安裝完畢。測試計劃于2012年1月到3月進行，持續作業時間約為100天，包括兩項主要任務：首先將對一項新型水合物生產技術進行測試，包括將CO2注入到甲烷水合物砂巖儲層中，替換出甲烷水合物晶格中的甲烷分子，從而釋放出甲烷氣體，并將 CO2永久埋存在地層中。之前康菲石油公司與其研究伙伴在室內條件下應用這項技術獲得了成功，此次現場試驗將對其進行進一步檢驗。然后，將對一項稱為“減壓開采”的甲烷水合物開發技術進行為期1個月的評估測試。通過抽汲井筒中的流體來降低井底壓力，使得甲烷水合物分解為甲烷氣體和水。早在 2008年日本與加拿大合作在加拿大西北地區對該技術進行了為期 1周的測試，證明此項技術是切實可行的。（翻譯：王世朝 編審：張華珍）◆CGGVeritas新船在北海重要探區進行寬頻 3D地震采集2011年10月，CGGVeritas研發的第二個雙 X-船艏高端地震船“天狼星”號交付使用，該船可拖 20條控制拖纜，具有挪威船級社的清潔認證和綠色通行證，是一條符合環保要求的地震船。該船配備了 Sercel公司的Sentinel固體拖纜及Nautilus拖纜控制系統，利用BroadSeis方案采集寬頻地震數據。作為全世界最先進的大功率地震船，天狼星號能夠采集高品質的地震數據，并符合最高的環保標準，同時縮短作業時間。其操作效率即使不超過性能杰出的織女星號地震船，至少與之相當。2011年11月，該船首次在北海Avaldsnes油田為倫丁（Lundin）石油公司進行三維BroadSeis寬頻數據采集。BroadSeis寬頻海上拖纜方案能夠提高地震數據分辨率與成像質量，同時為了獲得更加規則的采樣，此次勘探中還采用了專有的DoveTail采集與處理方案。Avaldsnes油田是挪威在北海的重要探區，具有廣闊的勘探前景，據預測將成為挪威第三大油田。為此， CGGVeritas 公司提供了高端的勘探設備與先進的技術。寬頻采集技術代表著海上拖纜采集的一個跨越性進步，其在 Luno探區進行的二維BroadSeis 寬頻采集測試效果顯著，因此此次將選擇在 Avaldsnes 油田進行三維BroadSeis寬頻采集。CGGVeritas公司認為，天狼星號地震船進行寬頻3D地震數據采集代表著當今業界的最好水平，能夠提供高品質海上拖纜地震數據。（翻譯：王萬里 編審：李曉光）研發動態◆美國能源部資助超深水鉆井研發項目4國外油氣技術研發動態2011年第12期墨西哥灣漏油事故后，美國更加重視深水作業安全，并為此采取了一系列措施。包括加強審查并更加慎重地頒發深水鉆井許可證、實行更為嚴格的作業標準、強化深水鉆井應急措施等。除此之外，美國政府還欲通過投資研發的手段，提升深水作業技術水平，提升安全級別。2011年11月22日，美國能源部（DOE）宣布資助了六個以減少超深水鉆井風險和環境保護為目的的油氣研發項目。這些項目隸屬于能源部“超深水和非常規天然氣及其他石油資源”計劃，總經費2640萬美元，平均周期3年。其中DOE投資960萬美元，研發單位承擔 1680萬美元。研發內容包括通過改進固井、連續管修井、流量控制等技術手段預防不可控的油流，通過水下機器人進行 3D激光成像進行監測與檢查，通過特殊管道間接測量多相流，更有效的全電動深水安全系統，以及海洋設施的優化設計等。具體研發項目包括：Letton-Hall 集團— 超深水環境多相流測量研究。 該項目將通過改進液流測量能力降低海底設備發生不可控流體泄漏的風險。將開發出一種海底多相流測量技術，在特定位置安裝開放式的導管， 在導管周圍安裝一種測量工具，通過間接傳感器測量流經導管液流的數據，從而估測周圍油、氣、海水的流速。這種估測雖不能完全控制超深水中的泄漏事故，但在獨立海底井上運用該技術連續不斷地測量數據，可以更好地評估井況，提高深水油氣藏的開采效率。此項目 DOE投資325萬美元，公司承擔萬美元，研發周期為兩年。Nautilus國際公司—經濟型船載連續管鉆井和修井系統。該項目的目標是結合Nautilus國際公司創新的修井隔水管+雙閘板防噴器+連續管服務的設計，在現有海上支持船的基礎上開發一套經濟的船載連續管鉆井和修井系統，用于檢查、修復、維護海底井。此項目DOE投資125萬美元，公司承擔146萬美元，研發周期3年。院校聯合項目—北大西洋及墨西哥灣地區大氣研究。該項目將研究北大西洋颶風活動對氣候變化的影響，目的是減少颶風對環境的影響，增加對颶風嚴重程度的了解以及設計可替換的海洋作業系統。此項目 DOE投資144萬美元，院校承擔 36萬美元，研發周期 3年。Lockheed Martin公司— 水下機器人（AUV）3D激光檢測技術研究。該項目將研究使用水下機器人進行 3D激光檢測。Lockheed Martin公司的研究人員將使用先進的自主式傳感器進行海底構造的檢測，該方法比遠程操控的機器人更加有效，由于減少了大型地面支持設備，由此節省地面空間 75%。該項目完成時，將對 AUV激光檢測和測距系統進行海洋現場測試并進行商業化應用。該項目 DOE資助165萬美5國外油氣技術研發動態 2011 年第12期元，公司承擔41萬美元。研發周期為 2年。Granherne公司— 全電動一體式自動化海底壓力保護系統（ HIPPS）的研制。該項目的目標是提升 HIPPS系統的成熟度，并推動其投入應用，以增強海底回接系統的安全性。由于新系統是全電動系統，相比液壓系統可以做出瞬時調整。該系統可幫助提高作業安全性以及邊際地區的環境保護，尤其適用于必須通過海底井來開發的高壓地層。研究成果將為一套可運行的全電動HIPPS系統的設計方案。該項目DOE投資120萬美元，公司承擔30萬美元，研發周期2年半。CSI科技公司— 反循環固井技術（RCPC）。反循環固井技術是一種革新的固井技術，可解決常規固井操作候凝時間長、當量循環密度要求高、水泥漿配方復雜等問題。該項目將通過研發 RCPC技術，并推動該技術的示范和實施，減少注水泥操作中的漏失。研究人員將評估 RCPC技術減少深水井循環壓耗的能力，并提出具體需求技術以及實施方案。該項目 DOE投資88萬美元，公司承擔 26.8萬美元，研發為周期2年。 （編譯：郭曉霞）◆艾默生公司最新生產管理系統提升智能油田生產水平艾默生公司位于美國密蘇里州圣路易斯，公司擅長將技術與工程相結合,為工業、商業和消費市場的客戶提供創新解決方案。近日，艾默生旗下過程管理公司發布了最新版本生產管理系統：RoxarFieldwatch3.0，該系統在防砂防腐蝕方面具有新的智能油藏管理特性，可以為采油和油藏工程師提供重要的生產數據，從而改善開發效果。目前的腐蝕探測器由于溫度、生產制度變化和電磁干擾等原因，每年會發出數以千計的錯誤報警。為了解決這個問題，Fieldwatch3.0軟件附帶了創新性的智能報警軟件，引入了新的篩選及溫度補償算法，同時附帶了信號穩定和趨勢分析軟件，用來評估每一個砂粒腐蝕測量信號的可信度，從而大幅度減少腐蝕探測器錯誤報警的次數。通過北海油田的歷史數據對該軟件的測試結果表明，不僅剔除了99%的錯誤報警次數，而且保留了100%的真實報警信號。Fieldwatch軟件具有一系列新特性：包含有一系列的定制模塊，涉及流動保障、出砂和腐蝕及虛擬流量計量等，其模塊化結構可以更加便捷地進行遠程接入，用戶可以獲得更詳細的數據和診斷信息；可以從眾多的傳感器和儀器中收集和監控數據，并進行分析和可視化，使作業公司更加全面地掌握油藏及生產系統運行情況；在易用性方面有諸多改進，如新的篩選和搜索功能，借此用戶可以篩除壓力及井身結構信息，6國外油氣技術研發動態2011年第12期從而更快速找到最近查看過的條目； 可以在生產系統中不易安裝物理傳感器的位置安裝虛擬腐蝕傳感器，例如：監控彎管、三通管、異徑接頭等位置，通過虛擬腐蝕模型可以計算重要的生產信息。艾默生過程管理公司 Fieldwatch 軟件套件執行總裁 Rune S?rhus 認為，Fieldwatch3.0 促使生產管理更加智能化，并且為采油和油藏工程師提供了必要的工具和數據，方便做出更加英明的決策。 Fieldwatch軟件的這些新特性，不僅有助于應對由來已久的出砂和腐蝕威脅， 并能在計量、產量分配以及節流器設置方面為采油和油藏工程師提供至關重要的改進信息。 應用此軟件將會使油藏管理及開發過程更加智能化，將數據轉換為智能、易用的信息并提高產量。 （翻譯：王世朝 編審：張華珍）◆殼牌惠普聯手研發的超級傳感器通過測試從2010年開始，殼牌聯手惠普公司研制超級傳感器，希望新產品能夠實現百萬道數據采集。此次合作的一個關鍵因素是惠普公司在數字微電子機械系統（MEMS）慣性傳感技術方面的領先地位，以及殼牌先進的地球物理專業知識。本刊在2010年第4期已經進行過報道。目前，新一代的傳感器經過初步測試，結果表明具有良好的性能指標。超級傳感器是一種非常先進的地震接收器，該接收器克服了常規電纜采集中體積和重量方面的兩大挑戰，具有無線、超靈敏、體積小、重量輕、能耗小的巨大優勢。采用常規傳感器進行萬道數據采集需要布設大量電纜，勘探成本非常高，若采用這種超級傳感器，可以建立百萬道數據采集的觀測系統，不僅能在地形惡劣、地域偏遠或人口密集的地區進行布設，還可以縮短作業時間，并大大降低勘探成本。此外，該系統的另一大優勢是本身具有更好的噪聲特性，不僅能進行單傳感器數據處理，還能夠記錄常規地震傳感器無法記錄的超低頻信息。低頻信號在地下傳播的距離比高頻波更遠，也能攜帶高頻信號所沒有的關鍵信息，另外，精確的全波速度建模和地震數據反演模型也需要低頻信號，因此，殼牌和惠普希望設計的這款超級傳感器能采集1赫茲到200赫茲的信息。在美國地質調查局位于新墨西哥州的阿爾伯克基地震實驗室進行了現場試驗，結果表明：新一代傳感器已經克服了研發過程中最重要的障礙，已達到甚至超過了預期。該儀器可以精確地測量800英里遠的地震波。目前，殼牌和惠普期待建立一個可靠的百萬個超級傳感器觀測網絡，將相關地震質量控制和系統狀態數據傳輸到指揮中心，來追蹤和管理傳感器勘探進度，保證系統的正常運行，并檢測出干擾勘探的一些因素。超級傳感器能夠探測地下深部儲層，包括鹽巖、玄武巖等復雜地質層，以及常規7國外油氣技術研發動態2011年第12期地震系統無法探測到的小儲層。 它的成功研發與應用還將推動地震數據處理與可視化等其他技術取得創新發展。 （翻譯：潘炎冰 編審：李曉光）◆微地震成像技術進展大幅度提高儲層改造體積估算的準確性儲層改造體積(SRV)的估算非常重要，可以用來評價壓裂的有效性，并為接下來的裂縫分析提供參數，還可為確定的儲層計算儲量下降曲線。 Spectraseis 公司宣布他們在微地震成像方面取得了巨大的突破，這將大大提升儲層改造體積估算的準確性。目前，微地震數據成像廣泛采用基于射線的成像方法，在 SRV估算方面有很大的不確定性。Spectraseis 公司的專家認為，對地震數據最好的成像方法是進行全彈性波成像，并結合高靈敏度的地面和井間寬頻裝備進行數據采集。 Spectraseis 公司采用這種方法對微震數據進行精確成像， 可以更加準確地進行儲層改造體積估算，并為油藏模擬提供可靠的數據。首先，使用高靈敏度的三分量寬頻接收裝備進行地面和井間數據接收。Spectraseis公司的UltraSense寬頻排列采用高靈敏度的井間裝備， 具有較強的低頻響應，并能夠接收到微震事件的最低臨界值。最近該公司與加拿大 mu-SIC微震公司合作，采用UltraSense排列獲得了高品質寬頻數據，與常規采集數據相比，數據質量明顯提高。此外，靈活的采集設計方案也是獲得高品質數據的重要因素。在野外作業之前，Spectraseis公司使用正演模擬來設計最優的采集方案，優化部署了地面、近地表和井間排列。其次，首次將彈性波動方程成像算法引入到微震數據成像中，對裂縫進行精確成像，這是Spectraseis公司在微震數據成像的一個重大突破。彈性波處理方法在地震資料處理中已經發展了10多年，因此在某種意義上這也為微地震數據成像提供了一次重要契機，也將使微震數據成像發生階躍性的變化。基于波動方程的逆時偏移方法是當前最為先進的成像技術，采用這種方法對微震數據進行成像，可以去除射線方法需要的一些假設，減少處理過程中的一些弊端，提高了運算效率，改善了處理結果。Spectraseis 公司提供的這套微震數據成像方法能夠提高儲層改造體積估算的準確性，并提供更可靠的裂縫描述結果。 （翻譯：王萬里 編審：李曉光）◆LWD方位伽馬測井優化甜點探測多數頁巖氣藏的結構、成分和地質力學等方面存在各向異性，甚至在很短的垂直8國外油氣技術研發動態2011年第12期和水平距離上都會發生突變。 為了經濟有效地開發頁巖氣，需要改善對復雜頁巖氣藏的了解及提高作業效率的技術和方法。哈里伯頓和威德福公司近期推出的 LWD方位伽馬等隨鉆測井技術在識別地層甜點、 地質導向以及確定壓裂層段位置、降低非生產時間等方面具有非常重要的作用。隨鉆測井有助于表征潛在的目的層，提供優化井位和評價巖石性質的關鍵信息。對于那些褶皺與斷層發育、厚度小、氣體含量少的頁巖（如美國的Marcellus和EagleFord），除基本的三組合測井，需要增加方位伽馬和聲波等測井資料。LWD方位伽馬和井眼成像有助于

圖1：LWD方位伽馬測井儀器確定地層傾角，探測地層界面，使井眼保持在富含氣體的層位。 方位伽馬測井（圖1）還可以測量鉀、鈾和釷，實時評價總有機質含量（TOC）以及泥質含量和類型。鈾含量與干酪根體積、TOC和地層含氣量的關系為實時地質導向提供了新的信息，并有助于評價側鉆井的生產潛力。有了這種巖石物理信息，可以將井眼導向有利位置，減少壓裂層段和作業成本。聲波測井可以用于實時地震時 -深對比、巖石力學性質（包括泊松比和楊氏模量）分析，對于選擇壓裂層位優化壓裂結果、壓裂作業規劃以及生產性能模擬非常重要。 （編譯：朱桂清）◆發展前景廣闊的分布式聲波傳感技術鑒于2009年現場測試獲得了良好結果，2010年7月12日，殼牌和QinetiQ公司開始了一項為期3年的合作，利用QinetiQ公司的OptaSense光纖分布式聲波傳感（DAS）系統優化油氣田開發。DAS系統將數公里長的標準電信光纖轉變為微型檢波器陣列，使用相干光時域反射測定技術，即沿光纖連續發射高度相干光的短脈沖，并觀測因光纖玻璃芯非均質性引起的微弱的反散射信號。聲振干擾到達光纜會在微觀層面上改變玻璃芯內的散射位置，導致瑞利反向散射激光信號的變化，通過讀寫單元分析這些變化，并沿光纖每1～10米（道）生成一系列獨立、同步取樣的聲波信號。 DAS系統沒有離散傳感器，只需使用沿井筒長度方向布放的標準單模光纖，以及一個用于參數（如：采樣率、空間分辨率和通道數量）優化的上部讀寫單元，將原始聲波數據從讀寫器單元傳送到處理單元，進行信號的解釋與可視化。9國外油氣技術研發動態2011年第12期現場測試證實，DAS系統可以應用于井下和區域監測，如：分布式流量測定、出砂檢測、氣體突破、人工舉升優化、智能井完井監測以及近井眼監測等。井下光纖的無源特性、長期可靠性以及將光纖轉變成數千個傳感單元的能力，使得光纖傳感技術有望成為生產井中的有效永久監測平臺。DAS實現了用光纖探測、鑒別和定位井下作業的聲源，有助于改善井下作業及水力壓裂作業的設計與實施，從而提高油氣井產能和最終采收率，并降低開發和作業成本。 （翻譯：馮程 編審：朱桂清）專題報道◆新型鉆井液技術進展復雜地層井壁穩定問題、深井高溫井泥漿性能穩定問題、窄密度窗口鉆進中的井漏問題、鉆進中的地層保護和環保問題等是全球鉆井作業者遇到的普遍難題。這些難題無不與鉆井液技術密切相關，需要鉆井液技術的突破發展才能有效解決。為解決這些在高溫高壓井（HPHT）、頁巖、深水、低壓層鉆井中遇到的實際問題，國外研發了各種新型鉆井液，在井壁穩定、防漏失、抗高溫、以及環保等方面取得了進展，推動了鉆井液技術的發展。近年來，我國在復雜深井鉆探中頻繁遇到高陡構造及逆掩推覆體地層惡性漏失、長井段低承壓地層“隨機性多點漏失”、窄密度窗口安全鉆進、復雜地層井壁穩定等一系列問題，對國內鉆井液的性能提出了更高的要求。本文選取井壁穩定、高溫高壓、防止漏失、頁巖鉆井四個熱點領域，介紹國外最新推出的幾項鉆井液新技術，希望通過對這些新理論、新技術、新方法、新思路的介紹，為國內的鉆井液研究提供借鑒。

一體化井壁穩定技術開辟穩定井壁新思路根據哈里伯頓公司的最新統計，全球每年花在井壁穩定問題上的開支不低于 60億美元。因此，確保井壁穩定是石油工業的迫切需要。井壁穩定技術是一種增大井壁強度并有效提高地層抗破裂能力的方法， 能夠保持井壁穩定并以較高的鉆井液密度鉆進時不會發生漏失。井壁穩定技術與防漏失技術類似，但也有著顯著的不同。井壁穩定技術雖然關注如何避免漏失，但也非常重視通過密封和橋堵的方式避免裂縫的擴大，提高地層抗壓能力。而防漏失技術僅僅定位于如何減少整個井眼中的泥漿漏失。目前使用的井壁穩定技術包括添加橋堵材料、添加降濾失劑、使用化學密封劑、加熱井筒法、利用套管鉆井的刮抹效應、硬質塞成形處理法和使用超低漏失泥漿七種。10國外油氣技術研發動態2011年第12期其中使用最為廣泛是添加橋堵材料法， 而硬質塞法、化學密封劑法以及使用超低漏失泥漿的方法等也得到比較多的應用。M-I公司開發的一體化井壁穩定技術（I-BOSS）是一種硬質塞法保持井壁穩定的技術。I-BOSS把產品、工程服務和固控設備相結合，是一項綜合的井壁穩定技術。I-BOSS技術利用Opti應力軟件包計算誘發破裂的概率分布，計算堵漏材料的配料和顆粒尺寸分布，優化有效支撐和封堵裂縫所需材料的濃度，再利用特殊設計的井壁強化材料（WSM）感應裂縫存在并形成封堵橋，從而提高井壁穩定性（ WSM的工作方式如圖1所示）。圖1：WSM的工作方法I-BOSS技術能夠分析與控制井壁裂縫的產生， 減少鉆井液漏失，隨鉆穩定井壁，從而在低破裂壓力梯度情況下大幅降低建井成本。特別值得一提的是， I-BOSS使用了防漏材料回收系統，明顯提高了近井壁穩定處理的經濟性。

新型纖維堵漏體系減少鉆井非生產時間在鉆井或固井作業期間的漏失容易造成泥漿循環失效、地層封隔質量差等問題，是產生非生產時間的主要原因。傳統的堵漏方法是加入堵漏材料、水泥、膨脹性水泥漿、交聯聚合物或硅酸鹽等堵漏劑。 以特種纖維材料為主的防漏體系是國內外近年來新開發的特種鉆井流體，其中最具代表性的是斯倫貝謝添加 LCM纖維的 CemNET和LiteCRETE體系。但傳統的纖維處理方法在實施橋堵之前，需要預先了解裂縫寬度，致使在預先無地質資料情況下的封堵難以進行。為此，斯倫貝謝在原有纖維堵漏材料的基礎上，研發了Losseal強化復合防漏失纖維體系。該體系于2011年3月2日發布。Losseal體系是添加了纖維和固化物的特殊堵漏材料，通過纖維堆積和橋接作用在漏失層井壁上形成網狀結構，利用纖維和固化物之間物理特性的協同作用堵塞裂11國外油氣技術研發動態2011年第12期縫。將Losseal這種可變形添加劑添加到鉆井液或固井水泥中，不但可橋堵漏失，且不影響鉆、固井流體的原有特性。Losseal體系形成的非滲透膜可承受泥漿密度增加及鉆固井作業所增加的額外壓力。由于結合了纖維與固化物的不同機械特性，且具有高固相含量，固相顆粒的尺寸可根據纖維形成的網格（而不是裂縫尺寸）進行調節，從而使Losseal體系對于裂縫的尺寸并不十分敏感。此外，Fosseal體系可以通過多數的鉆具組合（如LWD、MWD等），減少了起出鉆具再下入開口式鉆桿的操作，使堵漏操作更高效。在墨西哥漏失嚴重的 Costero碳酸鹽巖油田，使用Losseal強化復合防漏失纖維體系，完全控制了漏失的發生，并且將泥漿密度提高到1.15克/立方厘米，使作業者在無須降低泥漿密度的情況下鉆至總深。由于減少了起下鉆的次數，從而減少了鉆井時間、降低了鉆井風險。Losseal強化復合防漏失纖維體系在漏失量大于 40桶/小時的情況下仍能實現封堵，可用于封堵白云巖或碳酸鹽巖的天然裂縫，還可添加在前置液中，用于修補和封堵裂縫，最終通過減少鉆井和固井操作中的漏失減少非生產時間，并通過減少泥漿用量降低鉆井成本。

新型抗高溫高壓水基鉆井液滿足高溫鉆井環保要求高溫高壓環境是當今鉆井面臨的一個重大問題， 在高溫高壓井中，鉆井液體系不僅須保持良好的高溫流變性和潤滑性還應滿足環保要求。高溫井（包括頁巖油藏）通常對環境較敏感，一般使用水基鉆井液。但普通水基泥漿往往會發生增稠或膠凝，導致鉆井液流變性失控，嚴重影響深井鉆井的安全與效率。2011年3月，M-ISWACO公司宣布推出一種新型環境友好的抗高溫水基鉆井液體系— EnviroThermNT，可用于頁巖和敏感環境鉆井，在含有可溶性鈣、鹽和酸氣的地層中也能保持穩定。該鉆井液體系最高可承受 232攝氏度的井底溫度，密度可達2.3克/立方厘米，并已通過 350攝氏度環境下的油田現場測試，不僅在鉆井過程中，在起下鉆、測井和測試過程中仍能保持流變性能穩定。該鉆井液體系具有穩定的流變性得益于添加的低反應活性固相和熱穩定無鉻添加劑。低反應活性固相可降低溫度升高對鉆井液密度的影響。抗高溫聚合材料替代膨潤土，起到穩定鉆井液粘度和膠凝強度的作用。 從而減少了由于粘土在高溫下的絮凝反應造成的化學污染。EnviroThermNT包含六種主要組成成分，分別是：（1）CALOVISFL：一種特殊配方的合成聚合物，用作水基泥漿中的降濾失劑和二次增粘劑，在高于232攝氏度的高溫下具有很好的控制濾失能力和流變穩定性。（2）CALOVISHT：一種含有防漏添加劑和增粘劑的合成聚合物，在高于260攝氏度的高溫下具有良好的控制濾失能力。（3）CALOTHIN：是一種陰離子丙烯酸共聚物添加劑，用于控制高溫高壓水基鉆12國外油氣技術研發動態2011年第12期井液的流變性。除了稀釋作用外，該添加劑還能減少鉆井液濾失。但溫度超過 232攝氏度后，影響其細菌降解作用。（4）CALOSPERSE：一種獨特的聚合-有機共聚物、無鉻稀釋劑，可增加水基泥漿的流變控制能力。在高溫下可起到降粘作用，并保持膠結強度，同時還能降濾失。由于 pH值較低，每1磅/桶的CALOSPERSE 中僅需添加±0.1磅/桶的苛性鈉。（5）POROSEAL：一種特殊的共聚抗濾失劑和頁巖堵漏劑。可在頁巖中實現暫堵，提高水基鉆井液的性能。在高、低溫下均有出色表現。 （6）M-IGELSUPREME：一種未經處理的膨潤土增粘劑（鈉蒙脫石粘土） 。在EnviroThermNT中少量添加，即可消除初始濾餅的形成，并有效進行濾失控制。EnviroThermNT 具有消除非生產時間、最大化機械鉆速、環境友好、減少膠凝作用、配置簡單省時、適用范圍廣、經濟性高、廢棄物少等優點。在匈牙利某致密氣藏的一口高溫高壓勘探井中，存在酸性氣體（CO2、H2S）多、巖屑難以處理、使用油基鉆井液環境傷害大等問題，使用EnviroThermNT鉆井液體系后，在如此惡劣的環境下保持了流變性能的穩定，很好地控制住了高溫高壓下的鉆井液濾失，降低了鉆井液的當量循環密度，最終安全鉆至總深。

新型抑制性水基鉆井液體系在頁巖鉆井中大顯身手頁巖易水化膨脹、剝落掉塊，尤其采用水平井進行開發，極易引起井壁失穩坍塌，造成卡鉆。油基鉆井液孔隙小，受到毛管壓力的阻止，油分子很難進入頁巖的有機質和無機質空隙中，可對頁巖起到支撐作用。但油基鉆井液成本高，環保性不佳，為此，M-ISWACO公司開發了新型抑制性水基鉆井液體系—KLA-SHIELD，通過使用合成聚合物，提供與油基類似的特性（如潤滑性和頁巖耐受性）。KLA-SHIELD鉆井液體系是具有聚合胺添加劑的抑制性水泥鉆井液體系。 配方中的聚合胺不但具有抑制頁巖的特性，而且可以增強 FLO-VIS黃原膠、Duo-VIS生物聚合物和PAC變性淀粉的熱穩定性。KLA-SHIELD聚合胺抑制劑的添加劑成分包括KLA-GARD頁巖抑制劑、KLA-GARDB頁巖穩定劑、抑制粘土地層分散與膨脹的水溶性添加劑KLA-CURE、液態聚合胺頁巖抑制劑KLA-STOP以及KLA-GARDDRY等，可根據所鉆遇地層的情況確定相應的抑制等級，環保性能高。KLA-SHIELD鉆井液體系的設計主要針對活化頁巖、 大井徑井以及大位移井，使鉆進中井壁保持穩定，并有效清潔井壁，減少鉆井時間，從而降低鉆井成本。此外，由于該系統要求稀釋度低、產生的廢棄物少、還可以循環使用，因此有效地減少了鉆井廢棄物處理的程序與成本。該鉆井液體系可以針對用戶的需求不添加鹽類成分，以抑制頁巖的水敏性。還可以用于海洋鉆井，其毒性低、生物降解度高。在玻利維亞 Willamontes 油田的一次應用中，作業公司使用 KLA-SHIELD 鉆井液體系，在卡鉆、井壁穩定性問題常發的層段中， 8.5英寸井段鉆進 9350英尺，使13國外油氣技術研發動態2011年第12期用了最少的處理劑獲得了最佳的效果，返出巖屑顆粒整體性也很好。通過使用KLA-SHIELD鉆井液避免了在該油田鉆井中頻繁遇到的井壁穩定性等挑戰， 為作業公司節省了時間與成本。此外，KLA-SHIELD鉆井液在厄瓜多爾、哥倫比亞、印度尼西亞、阿拉斯加、加利福尼亞以及沙特阿拉伯應用，也取得良好效果。（編譯：郭曉霞）行業視點◆美國評估老油田提高原油采收率潛力隨著常規原油產量的下降，需要通過其他途徑獲得原油以滿足能源需求。在高油價支持下，一種選擇就是在現有的油井中運用提高采收率技術（EOR）或者先進的二次采油技術。但是，美國本土原油地質儲量巨大，有多少原油可以利用現有的技術開采出來呢？需要對其 EOR潛力進行評估。美國本土大約有1.3萬個活躍的油藏和油田，其中多達2000個油藏適用于EOR技術，EOR技術的技術可采儲量多達400億桶。在大規模采用EOR技術所需的各種資源滿足的情況下，當原油價格從50美元/桶上升到125美元/桶時，經濟可采儲量由10億桶增加到260億桶。受原油價格和選用技術的影響，有19%~97%的技術可采儲量是經濟可采的。目前美國EOR產油量在總產量中占據了相當大的比例。據《油氣雜志》2010年報道，美國193個EOR項目的日產油量為66萬桶，其中大部分是采用CO2混相驅和熱力采油生產的。采用這兩項技術的項目占EOR項目總數的80%，產量占總產量的82%。一、美國采用的主要 EOR技術目前，在美國前景良好的EOR技術可歸為三大類：（1）化學驅，包括：聚合物驅、膠束聚合物驅（MCP）、堿-表面活性劑-聚合物三元復合驅（ASP）等；（2）混相驅，包括：CO2強化采油技術等；（3）熱力驅，包括：蒸汽驅、火燒油層等。（1）化學驅通過在水中添加化學劑來改變流體的性質或表面狀況，使之有利于產出原油。在聚合物驅中，將化學劑添加到注入水中，降低了注入流體與地下流體的流度比。聚合物溶液改變了油水的相對流度， 并提高了波及系數。在膠束聚合物驅中，聚合物溶液注入地下，將油從儲層巖石的孔隙中清洗下來，隨后被注入水帶走。為了進一步提高產量，在膠束段塞之后，注入聚合物稠化水來控制流度。在堿 -表面活性劑驅中，首先注入表面活性劑段塞，降低了將原油束縛在巖石孔隙中的毛管力，從而可以驅替出波及孔隙中的大部分原油。之后注入聚合物段塞，一方面可以保持表面活14國外油氣技術研發動態2011年第12期性劑段塞的完整性，另一方面可以提高波及系數。在聚合物段塞之后，注水將原油開采出來。（2）混相驅方法主要是注入 CO2、氮氣或烴類氣體，這些氣體可以作為溶劑。在CO2混相驅中，注入的一部分CO2與油接觸時會溶解到原油中。之后注水將原油和CO2的混合物驅替出來。（3）熱力驅油通過將熱能引入油藏中來降低原油粘度，并盡可能使之汽化，增強原油流動性，更易從油藏中驅替出來。在蒸汽驅中，將蒸汽與熱水的混合物注入到油藏中。到目前為止，蒸汽驅主要用于小井距及稠油油藏。火燒油層是通過注空氣燃燒地下原油來產生熱量。二、潛力評估方法采用能源信息署（EIA）的新一代本土陸上油氣供應子模塊（OLOGSS）來確定美國的EOR潛力。該模塊可以在一系列不同的技術、經濟、政策及資源使用權條件下對各個油藏進行分析。OLOGSS將未來美國國內油氣供應與產量歸為三大類：現有油田和油藏的產量、現有油田和油藏的儲量增長、新油田和新油藏的勘