HEM鉆井液在南海西部深水LS26-1-1井中的應(yīng)用

肖劍(中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部，河北 三河 065201)

0 引言

陵水26-1構(gòu)造位于陵南低凸起，西距LS25-1-1井約20 km、北距LS25-3-1井約12 km、東北距LS17-2-7井約19 km，作業(yè)水深為1 190 m，設(shè)計(jì)井深4 148 m(海拔垂深)，海底實(shí)測溫度為3.0 ℃。通過鄰井資料分析，該井存在水合物預(yù)防、作業(yè)窗口窄、易漏失、隔水管段井眼清潔差等作業(yè)風(fēng)險。該井設(shè)計(jì)鉆井液體系為：一開，海水/膨潤土漿體系；二開，海水/膨潤土漿/PAD體系；三開，HEM體系；四開，HEM體系；五開，EZFLOW體系。現(xiàn)場應(yīng)用情況表明，HEM體系能較好解決陵水區(qū)塊水基鉆井液的作業(yè)風(fēng)險，井眼清潔與作業(yè)期間ECD值均控制較好，為該區(qū)塊后續(xù)開發(fā)提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)[1-3]。

深水鉆井在安全和環(huán)保方面對鉆井液技術(shù)提出很高的要求。深水井鉆井作業(yè)過程中鉆井液面臨低溫糊篩跑漿、大尺寸井眼攜巖、天然氣水合物、泥頁巖地層的水化分散、窄密度窗口的防漏堵漏等難題，因此提出了相應(yīng)的解決措施和技術(shù)手段。在此苛刻的條件下，中海油服油化研究院自主研發(fā)的一款水基“強(qiáng)抑制性”鉆井液-HEM水機(jī)鉆井液體系，使用了具有pH值緩沖作用的聚胺強(qiáng)抑制劑、一種低分子量陽離子聚合物包被劑和一種高效防泥包潤滑劑，具有低溫流變性好、抑制性較強(qiáng)、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)[4-7]。結(jié)合水合物軟件模擬的抑制水合物生成配方，對深水鉆井作業(yè)提供了一套可操作的解決方案。

1 HEM水基鉆井液室內(nèi)配方

本井HEM體系的配方設(shè)計(jì)以強(qiáng)抑制性聚氨PF-UHIB為主劑，結(jié)合低分子量聚合物PF-FLOTROL和高效防泥包潤滑劑PF-HLUB為基礎(chǔ)，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定該井的基本配方，再使用VirtualMud軟件和HydraFLASH軟件模擬出該井泥線位置的井下循環(huán)溫度和臨界水合物溫度后，計(jì)算出鉆井液中鹽組分的加量，從而確定了該井三開、四開鉆井液的基本配方為：海水+0.15%Na2CO3+0.2% NaOH+2%PF-FLOTROL+0.5%PF-PLUS+0.3%PFXC+3%PF-UHIB+3%PF-HLUB+5%KCl+9%NaCl+PF-EZCARB(適量)+PF-STRH(適量)+重晶石。

2 HEM水基鉆井液在LS26-1-1井的應(yīng)用情況

2.1 現(xiàn)場應(yīng)用概述

LS26-1-1井17-1/2″井段及12-1/4″井段使用HEM水基鉆井液體系。17-1/2″井段組合BHA；下鉆探水泥塞至2 304 m，替入HEM鉆井液，鉆17-1/2井眼至2 309 m，循環(huán)，地層承壓實(shí)驗(yàn)(折算漏失當(dāng)量鉆井液密度1.39 g/cm3)。低泵速實(shí)驗(yàn)。三開17-1/2″井段鉆進(jìn)至中完2 892 m，循環(huán)，起鉆出井口。下13-3/8″套管至2 884.58 m，固井作業(yè)。12-1/4″井段鉆水泥塞及新地層至3 483 m，12-1/4″井段組合BHA；下鉆探水泥塞至2 855.5 m，替入HEM鉆井液，鉆水泥塞及新地層至2 903 m，循環(huán)清潔井眼，地漏試驗(yàn)(折算漏失當(dāng)量密度1.46 g/cm3)，循環(huán)調(diào)整鉆井液密度至1.29 g/cm3，四開12-1/4″井段鉆進(jìn)至3 520 m，本井短中完，循環(huán)，起鉆出井口。下9-5/8″套管到位后，固井作業(yè)。

2.2 現(xiàn)場鉆井液作業(yè)重難點(diǎn)

(1)作業(yè)密度窗口窄：本井12-1/4″井段設(shè)計(jì)鉆井液比重為1.29～1.42 g/cm3，使用最高比重，VirtualMud軟件模擬井底最大ECD為1.47 g/cm3，而實(shí)測漏失當(dāng)量密度1.46 g/cm3，作業(yè)密度窗口窄，漏失風(fēng)險高；

(2)井眼清潔差：本井17-1/2″井段隔水管長，環(huán)空容積大，鉆屑容易在套管和隔水管內(nèi)堆積；

(3)水合物預(yù)防：水深較深，泥線溫度僅3 ℃，12-1/4″井段使用比重高，易形成水合物。

2.3 鉆井液維護(hù)處理措施

(1)密度控制。本井12-1/4″井段開鉆使用密度下限1.29 g/cm3，鉆進(jìn)期間，使用鉆完井液工程軟件VirtualMud進(jìn)行跟蹤模擬，預(yù)判工程參數(shù)調(diào)整和鉆井液性能調(diào)整對井下當(dāng)量循環(huán)密度(ECD)的影響，從而實(shí)現(xiàn)對井下ECD的精細(xì)控制。在實(shí)鉆過程中，井下ECD控制在1.33～1.44 g/cm3，作業(yè)期間井壁穩(wěn)定且未發(fā)生漏失。

(2)井眼清潔控制。使用鉆完井液工程軟件VirtualMud模擬可知，在鉆井液比重1.27 g/cm3，塑性黏度30 mPa·s，屈服值10 Pa，3轉(zhuǎn)4，ROP 40 m/h，轉(zhuǎn)速100 r/min；當(dāng)鉆進(jìn)排量設(shè)置為3 400～4 450 L/min，增壓泵排量2 400 L/min時；模擬結(jié)果顯示，巖屑傳輸速率在20″套管內(nèi)為65%～72%，隔水管為75%～80%，基本能夠滿足17.5″井段的攜巖效率的要求；在鉆進(jìn)期間，需要依據(jù)振動篩的看出砂情況每100～150 m泵入稀塞加稠漿協(xié)助清潔井眼，模擬結(jié)果如圖1所示。

圖1 17-1/2″井段巖屑傳輸效率模擬

(3)水合物控制。12-1/4″井段鉆進(jìn)期間采用半防體系：9%NaCl+5%KCl，臨界溫度15.31 ℃，低于最低循環(huán)溫度19.32 ℃；靜止期間采用全防體系：25%NaCl+5%KCl+18%MEG，臨界溫度-0.1℃，低于泥線溫度3 ℃，滿足預(yù)防水合物要求。

(4)井漏預(yù)防。在進(jìn)入易漏失層位T40前，加入2%PF-FT-1、2%PF-LSF和2%PF-EZCARB，提高地層承壓能力。

2.4 現(xiàn)場作業(yè)鉆井液性能

現(xiàn)場HEM鉆井液性能如表1所示。本井17.5″井段作業(yè)期間，HEM水基鉆井液性能穩(wěn)定，性能優(yōu)良。

表1 LS26-1-1井HEM鉆井液體系性能

2.5 現(xiàn)場作業(yè)效果

(1)鉆進(jìn)期間ECD值控制的好，未出現(xiàn)井塌、井漏等井下復(fù)雜情況；

(2)井眼清潔效果好，震動篩返出巖屑成型干爽，出砂量與鉆進(jìn)速度(ROP)相匹配，巖屑效果如圖2所示；

圖2 12-1/4″井段返出巖屑

(3)井壁穩(wěn)定，17-1/2″及12-1/4″井段在鉆進(jìn)，短起下及井底循環(huán)期間均未發(fā)現(xiàn)掉塊，起下鉆及下套管作業(yè)順利，如圖3所示。

圖3 12-1/4″井段長起錄井曲線

3 結(jié)語

(1) HEM體系可以滿足陵水區(qū)塊的作業(yè)要求，有效避免了井下復(fù)雜問題，保證了作業(yè)安全；(2) HEM體系抑制性強(qiáng)，可以提高機(jī)械鉆速，滿足快速鉆進(jìn)需求；(3) HEM體系現(xiàn)場鉆井液性能維護(hù)簡單，流變性好，易于攜砂，滿足井眼清潔效果。