瀝青固化技術(shù)在伊朗雅達(dá)油田F17井中的應(yīng)用

褚奇，宋兆輝，李濤，李舟軍，薛玉志，孔勇 （中石化石油工程技術(shù)研究院，北京100101）

F17井位于伊朗西南部胡澤斯坦省的雅達(dá)油田，是2012年施工的一口開發(fā)生產(chǎn)井，完鉆井深為4284.5m，主要目的層為Fahliyan。其中，三開井段的Kazhdumi地層富含瀝青質(zhì)稠油，其稠油瀝青膠質(zhì)和瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，造成鉆井液的流變性變差、黏糊振動(dòng)篩、黏附鉆具等復(fù)雜事故[1，2]。

稠油瀝青嚴(yán)重危害鉆井安全，在墨西哥灣的海上油田，已造成多井被迫側(cè)鉆和井眼報(bào)廢[3～5]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)瀝青質(zhì)稠油污染鉆井液的處理技術(shù)報(bào)道可知，現(xiàn)多采用混柴油、提密度、置換鉆井液、排放受污染嚴(yán)重的混漿等措施[6～10]。然而，這些方法在耗費(fèi)大量工期和人力物力的同時(shí)，效果卻不能令人滿意，尤其是針對(duì)流動(dòng)性較好的瀝青質(zhì)稠油對(duì)鉆井液的污染問(wèn)題，至今沒(méi)有有效的解決方法。筆者采用瀝青質(zhì)稠油固化技術(shù)，即通過(guò)增加瀝青質(zhì)稠油中瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高稠油軟化點(diǎn)的技術(shù)手段，使稠油中的瀝青固化并從鉆井液中篩分出來(lái)，順利鉆穿F17井富含瀝青質(zhì)稠油的Kazhdumi地層，為后續(xù)的固井工作的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)概況

根據(jù)雅達(dá)油田Kazhdumi地層已鉆井錄井等資料分析，該地層屬于灰?guī)r地層、裂縫和溶洞型儲(chǔ)集體，稠油流動(dòng)的主要通道是裂縫和溶洞。根據(jù)F17井實(shí)鉆錄井地質(zhì)資料分析，Kazhdumi地層巖性為泥質(zhì)灰?guī)r，巖性描述為泥?；?guī)r，深灰色，少量黃灰色，泥質(zhì)膠結(jié)，隱晶結(jié)構(gòu)，部分微晶結(jié)構(gòu)，硬度低，少量巖屑比較致密，塊狀，部分次塊狀，泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0%～10.0%，瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%～3.0%，孔隙度中等，油氣顯示弱。瀝青質(zhì)稠油主要位于3370～3424m之間的地層中。

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

1）根據(jù)目前雅達(dá)油田已完成的鉆井施工，瀝青質(zhì)稠油的分布沒(méi)有明顯的規(guī)律，各個(gè)井鉆遇Kazhdumi地層出現(xiàn)的瀝青質(zhì)稠油的性質(zhì)差別較大，這直接影響到處理措施的選擇。

2）根據(jù)雅達(dá)油田地層錄井等資料分析，Kazhdumi地層屬于灰?guī)r地層，井壁上存在高導(dǎo)流的裂縫，從而表明該地層的滲透性較好，這必然會(huì)增加瀝青質(zhì)稠油侵入鉆井液的速度和總量，增大了事故處理難度。

3）Kazhdumi地層中的瀝青質(zhì)稠油一般具有軟化點(diǎn)低和流動(dòng)性好的特點(diǎn)，井壁地層存在著連通性極好的裂縫和孔洞，容易發(fā)生因鉆井液和稠油的密度差及黏度差存在而引發(fā)的置換型漏失，會(huì)將相對(duì)密度輕的稠油從地層中置換到井筒，引起壓井和堵漏的惡性循環(huán)，最終致使全井筒全是稠油，事故處理難度急劇增大。

3 瀝青固化技術(shù)思路與固化劑的優(yōu)選

3.1 瀝青固化技術(shù)思路

鉆井資料表明，Kazhdumi地層中的瀝青差異性較大，主要分為干瀝青和稠油瀝青。干瀝青的軟化點(diǎn)較高，流動(dòng)性較差，可通過(guò)振動(dòng)篩篩除，基本不會(huì)對(duì)鉆井液造成污染。稠油瀝青中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，軟化點(diǎn)低，流動(dòng)性較好，在溢流壓井時(shí)密度安全窗口窄，從而容易造成因重力置換而產(chǎn)生置換性漏失，嚴(yán)重危害鉆井安全[8]。

瀝青固化技術(shù)是將稠油瀝青轉(zhuǎn)化為干瀝青的技術(shù)，即通過(guò)注入瀝青固化劑，增加瀝青質(zhì)稠油中瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高軟化點(diǎn)。一方面，增稠的瀝青質(zhì)稠油進(jìn)入井筒的滲流阻力增大，配合以合理的壓井和封堵技術(shù)措施，為封堵材料堵塞地層中瀝青質(zhì)稠油流動(dòng)孔道創(chuàng)造條件，切斷瀝青質(zhì)稠油進(jìn)入到井筒的通路；另一方面，瀝青質(zhì)稠油進(jìn)入鉆井液后，瀝青質(zhì)稠油被固化，會(huì)變硬變脆，逐漸向干瀝青轉(zhuǎn)變，用振動(dòng)篩即可篩除，保證了循環(huán)中的鉆井液免受污染。

3.2 固化劑的優(yōu)選

為優(yōu)選出適用于雅達(dá)油田Kazhdumi地層瀝青質(zhì)稠油的固化劑，將常用的固化劑應(yīng)用到鄰井F13井采集的瀝青質(zhì)稠油樣品中，其試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。通過(guò)向?yàn)r青質(zhì)稠油中添加不同種類的固化劑，均具有提高瀝青質(zhì)稠油軟化點(diǎn)、降低針入度 （25℃）、提高瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和增加黏度 （80℃）的作用，但作用效果明顯不同。相對(duì)而言，2種精細(xì)化固化產(chǎn)品Y－5和Y－8固化效果明顯，對(duì)于Kazhdumi地層瀝青質(zhì)稠油的固化具有較強(qiáng)的適用性。在考慮到二者性能和價(jià)格差異的基礎(chǔ)上，優(yōu)選Y－5作為固化劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

表1 固化劑篩選試驗(yàn)

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 現(xiàn)場(chǎng)施工概況

F17井鉆至井深3340m時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)大量條帶狀瀝青污染鉆井液，擠入中細(xì)顆粒隨鉆封堵材料后條帶狀瀝青減少，瀝青表面吸附物為隨鉆堵漏材料，說(shuō)明加入堵漏材料在一定程度上控制了瀝青污染。

當(dāng)鉆至3370m （Kazhdumi地層上部）時(shí)，振動(dòng)篩上出現(xiàn)大量瀝青，并有明顯的糊篩現(xiàn)象，將鉆井液密度提高至1.37g/cm3，漏斗黏度穩(wěn)定在46.0s，隨鉆封堵材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到8.0%～10.0%，糊篩現(xiàn)象減弱，吸附隨鉆堵漏材料的瀝青可由振動(dòng)篩篩除。

鉆進(jìn)Kazhdumi地層后的首根立柱，停泵后發(fā)現(xiàn)大量條帶狀瀝青返出，并夾雜有吸附的隨鉆堵漏材料和重晶石，糊篩嚴(yán)重，鉆井液密度降至1.32g/cm3，5min后升至1.34g/cm3并保持不變。將鉆井液密度提高至1.39g/cm3，條帶狀瀝青逐漸減少，說(shuō)明提高鉆井液密度在一定程度上抑制了瀝青的侵入，但糊篩現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，決定采用瀝青固化技術(shù)解決瀝青污染問(wèn)題。

4.2 瀝青固化技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)施工步驟

1）在隔離罐中配制15.0m3封堵漿，其配方為：基漿＋3.0%CaCO3＋2.0%SF＋8.0%SFT＋5.0%K－Seal＋3.0%O－Shell＋5.0M－Seal＋5.0%W－Nut （配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

2）放掉被稠油瀝青污染的混漿帶15.0m3，2個(gè)循環(huán)周內(nèi)將鉆井液的密度提高至1.42g/cm3，在均勻攪拌封堵漿的條件下，采用邊泵入封堵漿，邊緩慢加入瀝青固化劑的方式，泵入6.0m3封堵漿至鉆具內(nèi)，其中，瀝青固化劑Y－5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0%。

3）根據(jù)鉆具內(nèi)封堵漿液面略高于環(huán)空內(nèi)封堵漿的原則，將封堵漿頂替到井底瀝青層起鉆，排放混漿帶9.2m3，更換優(yōu)快鉆具組合，快速鉆至三開完鉆井深。

4）鉆進(jìn)至3428m后，起鉆至套管鞋處 （2609m），大排量洗井，利用循環(huán)壓耗將剩余的封堵漿擠入地層，并沖洗鉆具，共排放混漿帶9.2m3。

5）循環(huán)4.0h后起鉆，更換優(yōu)快鉆具組合快速鉆至3635m后進(jìn)行短起下作業(yè)，排放污染漿11.0m3，后續(xù)鉆進(jìn)作業(yè)正常。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

根據(jù)瀝青固化現(xiàn)場(chǎng)施工可以發(fā)現(xiàn)，瀝青固化試驗(yàn)前排放的瀝青污染漿為15.0m3，瀝青固化現(xiàn)場(chǎng)施工后排放的瀝青污染漿為9.2m3。另外，在進(jìn)行瀝青固化施工前，瀝青基本上均勻分散在混漿帶中，黏切力較高，并伴有帶狀瀝青和嚴(yán)重的糊篩現(xiàn)象 （圖1），而在瀝青固化施工后，帶狀瀝青消失，塊狀瀝青分散在鉆井液中，并可由振動(dòng)篩將其連同巖屑一同篩離 （圖2）。

圖1 瀝青固化施工前振動(dòng)篩上返出的瀝青質(zhì)稠油污染漿

圖2 瀝青固化施工后振動(dòng)篩篩分的巖屑和塊狀瀝青

5 結(jié)論

1）F17井瀝青固化實(shí)踐證明，瀝青固化技術(shù)和壓井堵漏技術(shù)聯(lián)用，可以增加瀝青質(zhì)稠油中瀝青的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高軟化點(diǎn)，封堵稠油地層的導(dǎo)流裂縫，切斷污染源，為雅達(dá)油田防止瀝青質(zhì)稠油污染提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2）經(jīng)瀝青固化技術(shù)處理后，侵入鉆井液中的稠油瀝青轉(zhuǎn)化為干瀝青的現(xiàn)象明顯，并可由振動(dòng)篩篩分去除，實(shí)現(xiàn)了被污染鉆井液的性能恢復(fù)。

3）瀝青固化技術(shù)實(shí)施后的鉆井液中仍偶有少量的流動(dòng)性較好的瀝青質(zhì)稠油出現(xiàn)，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)固化劑配方，制定并優(yōu)化瀝青質(zhì)稠油污染防治施工方案，降低后續(xù)鉆井液性能維護(hù)頻率。

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