水泥环完整性研究进展详解演示文稿
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水泥环完整性研究进展详解演 示文稿
（优选）水泥环完整性研究进 展
一、水泥环完整性概念
➢采用有效的技术、管理手段降低环空水泥环密封失效风险， 保持水泥环结构、功能、时效和管理完整，保证油气井在开 采期间和废弃后的安全。
✓结构：无泄露、无材料性能退化、无破坏 ✓功能：适应开采或井下作业的压力、温度变化及腐蚀环境 ✓时效：水泥环始终处于可控状态，极限载荷和极限服役环境 可预测 ✓管理：建立一体化的技术档案，完整性管理和设计依据失效 分析和风险分析
FUTUR Self-Healing Cement System FlexSTONE advanced flexible cement CemNET Fiber Cement
✓Slurry optimization(水泥浆优化)
✓Pre-job Evaluation（作业前评价）
用OptiCem™ Cement Job Design and Simulation System软件，结合实验测试，提供解 决方案，满足长期开发要求
✓Field Operations（现场作业）
自动控制混合、泵送和注射过程，泡沫稳定
✓Post-job Follow Up（作业后跟踪）
水泥浆体系紧密堆积设计:基体完整性的基础 防窜:完整性重要途径 外加剂和特种水泥:完整性重要保障
✓注水泥工艺：施工保证 ✓工具附件：辅助水泥环完整性
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术--哈里伯顿
WellLife® III Cementing Service
✓Diagnostics modeling and design tools（诊断模拟和设计工具） ✓Engineered cement systems（工 程化水泥体系） ✓Back up device for reinforcing zonal isolation（辅助工具）
良 酸性气体
✓ 钻井因素
井眼几何条件和钻井液性能差：顶替效率 低、胶结质量差
✓ 固井因素
水泥浆失水、稳定性等性能不良：短期气 窜
水泥浆密度不均匀、混合能不足：水泥石 强度发展不良、水泥石应力损伤
✓ 开发因素
温度、压力变化引起环空水力密封失效
一、水泥环完整性概念
➢提高水泥环完整性方法
✓地质力学和油藏工程分析：固井设计依据 ✓水泥环完整性分析和模拟：地层、套管、水泥石力学性能指标 ✓水泥浆体系设计
接触流体后膨胀的 LifeCem cement 水泥石
二、水泥环完整性研究进展
✓辅助工具 Cement Assurance®tool：关键部位关键辅助阻隔
The Cement Assurance® 封隔器（固井保障工具）
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术--哈里伯顿
ZoneSeal® Isolation Process—针对泡沫低密度
水泥浆体系设计 注水泥工艺 工具附件
完整性评价技术及软件开发 防腐蚀评价技术及防腐蚀材料
自愈合水泥技术 改善水泥石力学性能技术
多元共聚外加剂 功能性泡沫水泥浆
工具附件
地质、油藏因素 钻井因素 固井因素 开发因素
水泥环完整性 影响因素
完整性评价和预测
提高完整性方法
复杂深井 复杂天然气井 非常规油气 酸性油气藏
4500PSI 常规水泥I
>9000PSI
泡沫水泥I
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术--哈里伯顿
iCemSM Service—完整性功能最强大的工程设计软件
✓OptiCem™ Software
固井作业模拟有限元分析
Displace 3D® Simulator
计算流体动力学三位顶替模拟
✓WellLife® Express Service
储气库 ……
射孔 酸化、压裂 注水、注气 采气、采油
热采 ……
水泥环 完整性 技术
勘探开发需求 钻井工程技术需求
强化研究方向
水平井钻井 大位移钻井 欠平衡钻井· · · · · ·
一、水泥环完整性概念
➢影响水泥环完整性的因素
✓ 地质、油藏因素
漏失：界面胶结不良 高温高压：强度衰退、应力损伤 高孔高渗及裂缝性地层：漏失引起胶结不
水泥环应力有限元分析
✓Data Acquisition
现场数据采集与监控
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术---斯伦贝谢
Cement Sheath Integrity Suite
✓System selection（体系选择） CemSTRESS software 分析确定常规或特殊水泥浆体系。
✓Engineered design（工程化设计） 针对井况，通过CemSTRESS分析，设计水泥体系。
二、水泥环完整性研究进展
✓工程化水泥体系
ElastiCem®cement：包括特殊 的弹性材料和纤维降低脆性，提 高弹性和韧性。 ElastiSeal™：含泡沫。
普通水泥 载荷严重破坏
ElastiCem® 水泥 弹性承受载荷
LifeCem™ 增加自愈合功能。 LifeSeal™ 含泡沫。
LifeCem cement 接触碳氢 化合物流体前
完整充填 一界面胶结
井筒 管柱
完整性
井眼条件
管柱完整 井眼规则 套管扶正 长封固段 小间隙 大环空 有效顶替
高温、高压 低压、易漏 性流体
一、水泥环完整性概念
工程地质特征识别 试验技术 评价方法
地质力学和油藏工程分析 水泥环完整性分析和模拟
二、水泥环完整性研究进展
✓诊断模型和设计工具
•Displace 3D®software：三维 水泥浆顶替模拟，提高顶替效率 和水泥浆充填。 •WellLife® Analysis：有限元分 析井眼条件和工程作业对水泥环 的影响，提出满足井下条件的水 泥浆体系。
Displace 3D®simulator 基于计算流体动力学，在一次 注水泥作业中分析多种流体体系
一、水泥环完整性概念
➢有利于油气田安全、高效开发，有利于提高单井产量， 延长油气井寿命，提高勘探开发效益 ➢水泥环完整性包括：
✓水泥石基体完整性 ✓界面胶结完整性
➢水泥环完整性和管柱完整性相结合，构成油气井寿命 分析技术。
一、水泥环完整性概念
前置液 水泥浆 后置液 水泥石
固井 液体
二界面胶结
（优选）水泥环完整性研究进 展
一、水泥环完整性概念
➢采用有效的技术、管理手段降低环空水泥环密封失效风险， 保持水泥环结构、功能、时效和管理完整，保证油气井在开 采期间和废弃后的安全。
✓结构：无泄露、无材料性能退化、无破坏 ✓功能：适应开采或井下作业的压力、温度变化及腐蚀环境 ✓时效：水泥环始终处于可控状态，极限载荷和极限服役环境 可预测 ✓管理：建立一体化的技术档案，完整性管理和设计依据失效 分析和风险分析
FUTUR Self-Healing Cement System FlexSTONE advanced flexible cement CemNET Fiber Cement
✓Slurry optimization(水泥浆优化)
✓Pre-job Evaluation（作业前评价）
用OptiCem™ Cement Job Design and Simulation System软件，结合实验测试，提供解 决方案，满足长期开发要求
✓Field Operations（现场作业）
自动控制混合、泵送和注射过程，泡沫稳定
✓Post-job Follow Up（作业后跟踪）
水泥浆体系紧密堆积设计:基体完整性的基础 防窜:完整性重要途径 外加剂和特种水泥:完整性重要保障
✓注水泥工艺：施工保证 ✓工具附件：辅助水泥环完整性
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术--哈里伯顿
WellLife® III Cementing Service
✓Diagnostics modeling and design tools（诊断模拟和设计工具） ✓Engineered cement systems（工 程化水泥体系） ✓Back up device for reinforcing zonal isolation（辅助工具）
良 酸性气体
✓ 钻井因素
井眼几何条件和钻井液性能差：顶替效率 低、胶结质量差
✓ 固井因素
水泥浆失水、稳定性等性能不良：短期气 窜
水泥浆密度不均匀、混合能不足：水泥石 强度发展不良、水泥石应力损伤
✓ 开发因素
温度、压力变化引起环空水力密封失效
一、水泥环完整性概念
➢提高水泥环完整性方法
✓地质力学和油藏工程分析：固井设计依据 ✓水泥环完整性分析和模拟：地层、套管、水泥石力学性能指标 ✓水泥浆体系设计
接触流体后膨胀的 LifeCem cement 水泥石
二、水泥环完整性研究进展
✓辅助工具 Cement Assurance®tool：关键部位关键辅助阻隔
The Cement Assurance® 封隔器（固井保障工具）
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术--哈里伯顿
ZoneSeal® Isolation Process—针对泡沫低密度
水泥浆体系设计 注水泥工艺 工具附件
完整性评价技术及软件开发 防腐蚀评价技术及防腐蚀材料
自愈合水泥技术 改善水泥石力学性能技术
多元共聚外加剂 功能性泡沫水泥浆
工具附件
地质、油藏因素 钻井因素 固井因素 开发因素
水泥环完整性 影响因素
完整性评价和预测
提高完整性方法
复杂深井 复杂天然气井 非常规油气 酸性油气藏
4500PSI 常规水泥I
>9000PSI
泡沫水泥I
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术--哈里伯顿
iCemSM Service—完整性功能最强大的工程设计软件
✓OptiCem™ Software
固井作业模拟有限元分析
Displace 3D® Simulator
计算流体动力学三位顶替模拟
✓WellLife® Express Service
储气库 ……
射孔 酸化、压裂 注水、注气 采气、采油
热采 ……
水泥环 完整性 技术
勘探开发需求 钻井工程技术需求
强化研究方向
水平井钻井 大位移钻井 欠平衡钻井· · · · · ·
一、水泥环完整性概念
➢影响水泥环完整性的因素
✓ 地质、油藏因素
漏失：界面胶结不良 高温高压：强度衰退、应力损伤 高孔高渗及裂缝性地层：漏失引起胶结不
水泥环应力有限元分析
✓Data Acquisition
现场数据采集与监控
二、水泥环完整性研究进展
➢完整性技术---斯伦贝谢
Cement Sheath Integrity Suite
✓System selection（体系选择） CemSTRESS software 分析确定常规或特殊水泥浆体系。
✓Engineered design（工程化设计） 针对井况，通过CemSTRESS分析，设计水泥体系。
二、水泥环完整性研究进展
✓工程化水泥体系
ElastiCem®cement：包括特殊 的弹性材料和纤维降低脆性，提 高弹性和韧性。 ElastiSeal™：含泡沫。
普通水泥 载荷严重破坏
ElastiCem® 水泥 弹性承受载荷
LifeCem™ 增加自愈合功能。 LifeSeal™ 含泡沫。
LifeCem cement 接触碳氢 化合物流体前
完整充填 一界面胶结
井筒 管柱
完整性
井眼条件
管柱完整 井眼规则 套管扶正 长封固段 小间隙 大环空 有效顶替
高温、高压 低压、易漏 性流体
一、水泥环完整性概念
工程地质特征识别 试验技术 评价方法
地质力学和油藏工程分析 水泥环完整性分析和模拟
二、水泥环完整性研究进展
✓诊断模型和设计工具
•Displace 3D®software：三维 水泥浆顶替模拟，提高顶替效率 和水泥浆充填。 •WellLife® Analysis：有限元分 析井眼条件和工程作业对水泥环 的影响，提出满足井下条件的水 泥浆体系。
Displace 3D®simulator 基于计算流体动力学，在一次 注水泥作业中分析多种流体体系
一、水泥环完整性概念
➢有利于油气田安全、高效开发，有利于提高单井产量， 延长油气井寿命，提高勘探开发效益 ➢水泥环完整性包括：
✓水泥石基体完整性 ✓界面胶结完整性
➢水泥环完整性和管柱完整性相结合，构成油气井寿命 分析技术。
一、水泥环完整性概念
前置液 水泥浆 后置液 水泥石
固井 液体
二界面胶结