低密度水包油鉆井液在渤中28-1S油田的應(yīng)用

劉鵬，張啟龍，李進(jìn)，袁毅章，周小通

1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司（天津 300459）

2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司（天津 300459）

渤中28-1S區(qū)塊位于渤海西部海域東西展布的渤南低凸起中斷，屬古潛山油氣田，古潛山儲(chǔ)層為裂縫-孔隙型雙重介質(zhì)儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間以溶蝕孔、晶間孔及構(gòu)造縫為主。潛山地層壓力虧空，壓力系數(shù)低，常見(jiàn)的鉆井工藝和鉆井液技術(shù)在該區(qū)塊容易發(fā)生井漏、溢流等復(fù)雜情況[1～3]，造成油氣層傷害，不利于儲(chǔ)層保護(hù)，給潛山油氣藏的安全高效鉆井帶來(lái)了極大的困難。對(duì)此，通過(guò)室內(nèi)研究形成了具有良好的穩(wěn)定性和流變性，抗高溫能力、防塌能力、可重復(fù)回收利用特點(diǎn)的低密度水包油鉆井液配方，并在渤中28-1S 油田潛山地層進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得較好的效果，未來(lái)值得在海上低壓、易漏潛山油氣藏?cái)U(kuò)大試驗(yàn)。

1 體系配方與性能評(píng)價(jià)

1.1 基本配方

通過(guò)增黏劑、降濾失劑、乳化劑等處理劑實(shí)驗(yàn)優(yōu)選，形成了具有良好的乳化穩(wěn)定性和流變性，濾失量低的低密度水包油鉆井液配方：（淡水∶氣制油=58～61∶39～42）+0.3%NaOH+4%主乳PF-HWZR+2%輔乳PF-HWFR+1%降濾失劑PF-HWFL+1.5%提切劑PF-HVF+0.4%～0.8%流型調(diào)節(jié)劑PF-HTV-8。

1.2 主要性能評(píng)價(jià)

根據(jù)欠平衡鉆井技術(shù)[4-8]要求，配制油水比4:6的低密度水包油鉆井液，評(píng)價(jià)了低密度水包油鉆井液穩(wěn)定性、抗污染性、頁(yè)巖回收率等實(shí)驗(yàn)。

1.2.1 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

將配制好的鉆井液分別在90 ℃、150 ℃下滾動(dòng)16 h后靜置下來(lái)觀察，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 低密度水包油鉆井液穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

從表1 中實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，低密度水包油鉆井液體系具有較好的乳化穩(wěn)定性，在不同實(shí)驗(yàn)條件下均未發(fā)生明顯的析油分層現(xiàn)象，說(shuō)明該配方能滿足抗150 ℃高溫條件下的作業(yè)要求。

1.2.2 防塌抑制能力評(píng)價(jià)

以渤中28-1油田的粒徑1.7～3.35 mm的巖心進(jìn)行鉆井液頁(yè)巖回收率實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 低密度水包油鉆井液抑制性

由表2 可知，低密度水包油鉆井液抑制性能良好，防塌能力強(qiáng)。

1.2.3 抗污染性評(píng)價(jià)

通過(guò)在低密度水包油鉆井液中加入鉆屑粉、海水和原油，評(píng)價(jià)其熱滾前后鉆井液性能變化，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3 中可以看出，低密度水包油鉆井液抗鉆屑、海水及原油污染能力強(qiáng)，在鉆屑、海水及原油的影響下，鉆井液體系的流變性、濾失量變化均不大，體系穩(wěn)定性良好，能滿足各種污染條件下的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求。

表3 低密度水包油鉆井液抗污染性評(píng)價(jià)

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

渤中28-1S區(qū)塊太古界潛山地層上部巖性主要為褐灰色灰質(zhì)泥巖，下部為灰質(zhì)砂巖、砂礫巖及混合花崗巖組成，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，潛山油氣層埋深在3 000～3 400 m，預(yù)測(cè)地層壓力系數(shù)0.81～0.88，儲(chǔ)層溫度均在135.6～146.7 ℃。為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)渤中28-1S油田潛山油氣藏，決定在該區(qū)塊實(shí)施2口調(diào)整井X1 井和X4 井，以提高油田總體開(kāi)發(fā)效益。針對(duì)該地層井深、井底溫度高、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地層壓力虧空、裂縫發(fā)育且易漏失等問(wèn)題[9-12]，X1 井和X4 井分別在井段3 567～3 798 m、3 445～3 889 m成功應(yīng)用低密度水包油鉆井液體系，配合壓力控制鉆井工藝成功實(shí)現(xiàn)了潛山儲(chǔ)層段中安全高效鉆井。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液配制與維護(hù)

1）根據(jù)池子容積和4∶6 的油水比計(jì)算，泥漿池中先加入適量淡水，然后加入0.3%燒堿、0.2%純堿，充分?jǐn)嚢杈鶆颍焕^續(xù)加入1.5%PF-HVF 提切劑，充分?jǐn)嚢柩h(huán)20 min。

2）按照配漿量比例，緩慢地加入適量氣制油，同時(shí)開(kāi)啟混合泵、攪拌器，最大程度地使氣制油與水相均勻充分混合。

3）先加入2%PF-HWFR 輔乳化劑，后加入4%PF-HWZR 主乳化劑，適當(dāng)延長(zhǎng)混合時(shí)間保證使其充分乳化，最后加入1%PF-HWFL降濾失劑。

4）攪拌循環(huán)均勻后，測(cè)泥漿的流變性、失水、密度，如性能達(dá)標(biāo)則配制完成，如性能與標(biāo)準(zhǔn)性能有較大差距，則加入0.4%PF-HTV-8 流型調(diào)節(jié)劑，充分循環(huán)攪拌至性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，低密度水包油鉆井液配制完成。

5）下鉆過(guò)程中采用海水打通，每下鉆200 m 打通一次，每下鉆1 000 m，頂替出井筒內(nèi)的鉆井液。

6）下鉆至井底，采用海水鉆水泥塞和套管附件，鉆入新地層前5 m，替入提前配制好的低密度水包油鉆井液；頂替低密度水包油鉆井液時(shí)，使用PFXC-H 替換PF-HTV-8 配制10 m3稠塞作為隔離液，避免低密度水包油鉆井液和海水互混。

7）現(xiàn)場(chǎng)采用少量多次的方式向循環(huán)鉆井液中按設(shè)計(jì)配方比例加入輔乳化劑、主乳化劑、增黏劑和燒堿，維持鉆井液性能，維持pH值9～10。

8）加強(qiáng)固控以維持體系密度穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)篩布140目與210目復(fù)配使用，開(kāi)啟全程除砂、除泥器，離心機(jī)清除固相，保持鉆井液清潔。

9）需降低鉆井液密度時(shí)，加入基油和乳化劑，需加重時(shí)使用石灰石加重。

10）體系長(zhǎng)時(shí)間靜止后，適當(dāng)向循環(huán)鉆井液中加入0.2%的除氧劑OSY和0.3%的殺菌劑ZKS-1，以利于低密度水包油鉆井液的重復(fù)使用。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

X1 井、X4 井分別在Φ152.4 mm 和Φ215.9 mm的井眼采用低密度水包油鉆井液配合壓力控制鉆井工藝鉆潛山目的層。兩口井應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

2.2.2 鉆井施工情況

X1 井先使用海水鉆水泥塞及套管附件至井深3 567 m 后，替入密度為0.94 g/cm3的低密度水包油鉆井液，充分循環(huán)后繼續(xù)鉆水泥塞及套管附件至井深3 570 m，控制排量為950～1 000 L/min，慢慢開(kāi)泵，防止井內(nèi)壓力激動(dòng)壓漏地層。鉆進(jìn)過(guò)程中不溢不漏，順利鉆進(jìn)至完鉆井深3 798 m，鉆井液密度為0.93 g/cm3。完鉆后轉(zhuǎn)入X4 井Φ215.9 mm 井眼作業(yè)，采用回收X1 井剩余的低密度水包油鉆井液，利用固控設(shè)備處理后，地面調(diào)整鉆井液密度達(dá)0.94 g/cm3后開(kāi)鉆，排量1 900～2 000 L/min，同時(shí)配制低密度水包油鉆井液新漿進(jìn)行維護(hù)，安全順利鉆至3 889 m 完鉆?，F(xiàn)場(chǎng)使用低密度水包油鉆井液各項(xiàng)性能參數(shù)穩(wěn)定，見(jiàn)表5。

表4 X1井和X4井應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用低密度水包油鉆井液性能參數(shù)

2.2.3 投產(chǎn)效果

通過(guò)使用低密度水包油鉆井液，并配合壓力控制鉆井技術(shù)成功克服了渤中28-1S油田太古界潛山井段深、地層溫度高、鉆遇地質(zhì)條件復(fù)雜、地層漏失嚴(yán)重等因素，確保了2口井的鉆進(jìn)過(guò)程安全順利，保證了對(duì)潛山油氣層的有效開(kāi)發(fā)，返排投產(chǎn)時(shí)2 口井平均油氣產(chǎn)量超過(guò)配產(chǎn)的30%，防漏和油氣層保護(hù)效果顯著。

3 結(jié)論及建議

1）研制的低密度水包油鉆井液配方所需鉆井液材料種類(lèi)較少，配制及維護(hù)簡(jiǎn)單方便。

2）低密度水包油鉆井液具有固相含量低、抗高溫性能強(qiáng)、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，體系綜合性能穩(wěn)定，配合壓力控制鉆井工藝對(duì)潛山地層的防漏失和儲(chǔ)層保護(hù)效果起到非常顯著的作用。

3）建議水包油鉆井液使用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備相應(yīng)的固控設(shè)備，加強(qiáng)固相控制。振動(dòng)篩在篩布140 目的情況下能滿足2 000 L/min的處理量，離心機(jī)須配備足夠處理能力。

4）海上作業(yè)結(jié)束后現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有大量的低密度水包油鉆井液，其適用的密度范圍較小，不適合于其他層位的鉆井作業(yè)，需要全部回收存儲(chǔ)或處理，建議研制高效的反乳化劑，直接從鉆井液中回收油相，從而降低其回收處理成本。