低固相高密度完井液在東方B 氣田完井中的應(yīng)用

張濤 任松濤 梅明陽 康文泉

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江 524057）

海上高溫高壓井氣田開發(fā)已進入規(guī)?；瘜嵤╇A段[1]，南海西部高溫高壓地層表現(xiàn)為中孔低滲特點，儲層敏感性強，尤以速敏、水敏和酸敏損害最強，儲層溫度150℃，地層壓力系數(shù)1.73～1.82，且多含有酸性氣體，部分區(qū)域高達90%以上。國內(nèi)陸上高溫高壓井完井技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是國內(nèi)海上尚未進行過規(guī)模化的高溫高壓水平井完井作業(yè)，高溫高壓氣田的開發(fā)存在巨大的挑戰(zhàn)[2-3]。針對海上高溫高壓高密度完井液存在的技術(shù)難點，通過技術(shù)研究及現(xiàn)場實踐，采用微錳加重甲酸加鹽水，優(yōu)化高密度完井液配方，形成了一套適用于海上高溫高壓低固相高密度完井液體系?，F(xiàn)場作業(yè)效果表明，高密度完井液儲層保護及沉降穩(wěn)定性良好，有效解決了鶯歌海盆地高溫高壓氣田高密度完井液技術(shù)難題。

1 高密度完井液難題

1.1 高密度完井液材料種類單一，性能控制難度大。目前高密度無固相完井液加重材料有無機鹽溴化鋅/鈣，但是溴化鋅/鈣鹽水的腐蝕性極強。無固相完井液加重材料有有機鹽甲酸銫鹽水，甲酸銫鹽水密度可達2.3g/cm3，但是成本極高。使用固相加重材料加重有機鹽水，配置高密度完井液，這使得高密度完井液性能控制難度較大[4-6]。

1.2 高溫高密度完井液與井下流體配伍性差。由于高密度完井液中可溶性鹽近于飽和或過飽和狀態(tài)，在與含固相流體等接觸時會發(fā)生“晶核”快速生長與形成，發(fā)生“閃凝”（即快速稠化、膠凝化）風(fēng)險極大。

2 高密度完井液優(yōu)化

2.1 微錳加重材料

微錳顆粒密度可達4.8 g/cm3微錳顆粒掃描電鏡顯示為球形顆粒，這樣使得微錳顆粒之間、微錳與液體分子之間的摩擦力變小，因而微錳高密度完井液的粘度較低。通過考察微錳顆粒的粒度分布，如圖1 所示，結(jié)果顯示微錳顆粒粒徑可小到1 μm 左右，顯著低于鉆完井液常規(guī)加重材料的粒徑，因而能更好的懸浮于鉆井液體系中，不易沉降[7-8]。

圖1 微錳顆粒掃描電鏡及粒度分布圖

2.2 固相含量

使用微錳加重鹽水配置完井液方式，可顯著降低高密度完井液的固相含量，國外一般采用微錳加重甲酸鉀鹽水配置高密度完井液，性能容易調(diào)控。如表1 所示，在相同完井液密度1.80g/cm3情況下，使用微錳加重1.30g/cm3甲酸鉀鹽水固相含量僅為14.40%，顯著低于重晶石加重的水基泥漿的固相含量25.40%，這樣可以顯著降低高密度完井液的固相含量，更有利于實現(xiàn)儲層保護。

表1 微錳與重晶石加重的完井液固相含量對比

2.3 酸溶性評價

微錳顆粒主要成分為四氧化三錳，四氧化三錳在酸溶液中可以溶解，若微錳完井液發(fā)生堵塞儲層孔道，可通過酸化作業(yè)進行疏通。室內(nèi)評價了微錳顆粒在不同酸溶液中的酸浸泡時間，結(jié)果如圖2，由圖2 可知，酸濃度越高，微錳顆粒的溶解速度越快，一般在10 分鐘內(nèi)就能發(fā)生溶解，有利于解除污染。

圖2 微錳顆粒在不同酸濃度下的酸侵時間

2.4 性能優(yōu)化

使用微錳加重甲酸鉀鹽水配置密度1.80g/cm3完井液，性能測試如表2 所示。根據(jù)實驗結(jié)果，在200℃靜置10～15 天后無沉降，經(jīng)過高溫?zé)釢L后，微錳加重甲酸鉀鹽水完井液的塑性粘度、切力正常，變化不大，性能穩(wěn)定，經(jīng)過測試計算微錳高密度完井液的沉降因子為0.512～0.538，可見微錳加重甲酸鉀鹽水完井液具有優(yōu)異的抗溫穩(wěn)定性和沉降穩(wěn)定性，尤其適用于高溫高壓井作為完井液。

表2 錳加重甲酸鉀鹽水完井液性能測試

2.5 儲能保護性能

使用高溫動態(tài)污染儀測試了錳礦粉高密度完井液的儲層保護效果，實驗溫度為150℃，取得儲層兩顆天然巖心，使用密度為1.85 g/cm3微錳完井液污染巖心后，測試得到巖心滲透率恢復(fù)值分別為97.16%，96.80%。同時測試得到返排壓力最高位為5psi，試驗結(jié)果如圖3 所示，因此錳礦粉高密度完井液具有較低的返排壓力及優(yōu)異的儲層保護能力。

圖3 微錳完井液解堵前后返排壓力曲線圖

3 現(xiàn)場應(yīng)用

低固相微錳高密度完井液在東方B 氣田13 口水平井得到成功應(yīng)用，清噴產(chǎn)量與油藏配產(chǎn)結(jié)果如圖4 所示現(xiàn)場應(yīng)用的低固相高密度完井液最高密度達到1.95g/cm3，與油基鉆井液配伍性好，無須動用連續(xù)油管，完井返排壓力低，清噴產(chǎn)量整體超過配產(chǎn)要求的30%，可見低固相高密度微錳完井液具有良好的儲層保護性能。

圖4 東方B 氣田清噴產(chǎn)量與油藏配產(chǎn)結(jié)果

為臨時隔離高壓儲層，水平井中部完井管柱設(shè)計陶瓷破裂盤，由于高溫導(dǎo)致重晶石沉降，破裂盤之上易形成較厚且致密的重晶石層，導(dǎo)致前期破裂盤經(jīng)常打不開。東方B 氣田完井在低固相高密度完井液下入中部隔離管柱，根據(jù)表3 部分水平井鋼絲作業(yè)井斜井深統(tǒng)計結(jié)果，使用鋼絲工具打開破裂盤順利，沒有一口井出現(xiàn)復(fù)雜情況，破裂盤所處井深最大達到4452m，井斜角最大為57°，可見低固相高密度完井液具有良好沉降穩(wěn)定性。

表3 部分水平井鋼絲作業(yè)井斜井深統(tǒng)計

4 結(jié)論

4.1 用微錳加重的抗高溫高密度完井液流變性能、沉降穩(wěn)定性能、酸溶性性能、儲層環(huán)保性能均優(yōu)于重晶石加重的高密度完井，可避免出現(xiàn)普通水基泥漿重晶石沉降嚴重的問題，有利于作業(yè)時效的提高。

4.2 微錳的球形結(jié)構(gòu)很容易返排，就算不能及時返排，由于其具有酸溶性，后期酸化作業(yè)也可以解除微錳顆粒的污染。