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        深水高溫鉆井液體系研究

        2020-03-18 06:26:06劉俊彥周家雄黃凱文徐一龍陳江華崔應(yīng)中向興金
        石油化工應(yīng)用 2020年2期
        關(guān)鍵詞:水合物深水巖心

        劉俊彥 ,周家雄,黃凱文,徐一龍,陳江華,崔應(yīng)中,王 薦,向興金

        (1.中海油田服務(wù)股份有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057;2.中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司,廣東湛江 610500;3.長(zhǎng)江大學(xué),湖北荊州 434023;4.湖北省油田化學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院,湖北荊州 434000)

        海上已作業(yè)深水井情況表明,高溫、井壁失穩(wěn)井漏、氣體水合物是目前困擾深水鉆井作業(yè)安全的主要問(wèn)題,地層存在膠結(jié)薄弱地層,如上部地層普遍膠結(jié)相對(duì)疏松承壓能力較弱,而下部地層存在滲透性好的高孔滲地層也有微裂縫發(fā)育的情況存在;地層存在多壓力體系,淺層氣和深層異常高壓情況存在,多壓力體系并存,導(dǎo)致深水作業(yè)井噴漏風(fēng)險(xiǎn)并存,因此,急需一套能夠滿足高溫深水作業(yè)的鉆井液體系,降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),減少開(kāi)發(fā)成本。

        1 深水高溫鉆井液體系構(gòu)建

        深水高溫鉆井液體系構(gòu)建思路:(1)引入抗高溫的合成聚合物增黏劑HTV-8 提供高溫懸浮攜巖能力;(2)針對(duì)井壁封堵承壓,使用納微米封堵材料,減少液相侵害同時(shí)加固井壁;(3)使用甲酸鉀和氯化鈉來(lái)提供氣體水合物抑制能力。再根據(jù)需要配合使用高溫降濾失劑和潤(rùn)滑劑,保障濾失性能和潤(rùn)滑性能,加重采用重晶石加重。

        2 深水高溫鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

        2.1 基本性能(見(jiàn)表1)

        深水高溫高壓鉆井液體系配方:1.5 %~2 %海水土漿+0.1 %~0.2 % 純堿+0.2 %~0.3 % 燒堿+0.2 %~0.3 % PAC-LV+1.8 %溫敏聚合物HTV-8+0.5 %Dristemp+4 %降濾失劑MP-2+4 %降濾失劑SPNH+2 %納微固壁劑HGW+1%膠束封堵劑HSM+5%NaCl+10%KCOOH +3 %~5 % 潤(rùn)滑劑HLB+重晶石加重。

        高溫老化前后,鉆井液體系流變性變化不大性能穩(wěn)定,開(kāi)罐后漿體均勻無(wú)沉降,高溫高壓濾失量都很小,表明封堵承壓鉆井液體系具有良好的高溫流變性、穩(wěn)定性、濾失性。

        2.2 抗鉆屑污染性能

        分別對(duì)1.50 g/cm3和2.20 g/cm3封堵承壓深水高溫高壓鉆井液體系進(jìn)行了抗鉆屑污染性能評(píng)價(jià),室內(nèi)用八嶺山巖屑代替現(xiàn)場(chǎng)巖屑進(jìn)行污染評(píng)價(jià)(見(jiàn)表2、表3)。

        高溫老化前后,鉆井液體系流變性變化不大性能穩(wěn)定,開(kāi)罐后漿體均勻無(wú)沉降,高溫高壓濾失量都很小,表明封堵承壓鉆井液體系具有良好的抗鉆屑污染能力。

        2.3 高低溫流變性能

        分別對(duì)1.50 g/cm3和2.20 g/cm3封堵承壓深水高溫高壓鉆井液體系進(jìn)行了高低溫流變性評(píng)價(jià),從低溫2 ℃到180 ℃在90 MPa 高壓條件下,測(cè)試深水鉆井液流變性能(見(jiàn)圖1、圖2)。

        表1 鉆井液基本性能

        表2 深水鉆井液體系(1.50 g/cm3)抗鉆屑污染性能評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

        表3 深水鉆井液體系(2.20 g/cm3)抗鉆屑污染性能評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

        圖1 深水高溫高壓鉆井液體系(1.50 g/cm3)高溫高壓流變參數(shù)變化曲線

        圖2 深水高溫高壓鉆井液體系(2.20 g/cm3)高溫高壓流變性能數(shù)據(jù)

        從圖1、圖2 中曲線可以看出,表觀黏度和塑性黏度隨溫度升高呈下降趨勢(shì),動(dòng)切力有所變化但是總體穩(wěn)定,表明鉆井液體系具有很好的高低溫動(dòng)態(tài)攜巖能力。

        表4 鉆井液高滲巖心封堵性能數(shù)據(jù)

        2.4 封堵承壓性能

        高滲人造巖心(2 000 mD 滲透率水平)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)步驟:(1)先將評(píng)價(jià)用深水鉆井液體系樣品在“180 ℃×16 h”條件下熱滾老化;(2)將高滲巖心放入HTHP 動(dòng)失水儀的巖心夾持器中,裝好;(3)加環(huán)壓,保證巖心與橡膠筒之間密封性;(4)將鉆井液倒入釜體,裝上蓋子,連接好加壓管路;(5)開(kāi)始升溫,升溫到實(shí)驗(yàn)溫度后,加壓至實(shí)驗(yàn)壓力,然后打開(kāi)濾失閥門;在不同壓力參數(shù)條件下,開(kāi)始進(jìn)行封堵和漏失測(cè)試實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表4)。

        實(shí)驗(yàn)加壓過(guò)程中和穩(wěn)壓過(guò)程中,基本上在濾失閥門處檢測(cè)不到明顯的濾液放出,有些僅有幾滴濾失滴出,隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的進(jìn)行,沒(méi)有檢測(cè)到漏失現(xiàn)象,高達(dá)30 MPa 的壓差條件下,僅有1 mL~3 mL 濾液流出。鉆井液體系具有良好的封堵承壓性能。

        2.5 水合物抑制性能

        根據(jù)陵水區(qū)塊已鉆井水深和最大鉆井液密度,預(yù)測(cè)海底泥線深度靜液竹壓力接近21 MPa,泥線溫度范圍2 ℃~4 ℃。室內(nèi)在模擬地層溫度和壓力條件,評(píng)價(jià)了1.50 g/cm3和2.20 g/cm3封堵承壓深水高溫高壓鉆井液體系的水合物抑制性能(見(jiàn)表5)。

        表5 深水鉆井液體系的水合物抑制性能評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

        實(shí)驗(yàn)顯示溫度壓力變化穩(wěn)定,無(wú)明顯波動(dòng)。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,深水鉆井液體系均沒(méi)有水合物生成,表明封堵承壓深水高溫高壓鉆井液體系具有良好的水合物抑制性能,能夠有效預(yù)防作業(yè)過(guò)程中的水合物的生成。

        3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

        (1)針對(duì)深水作業(yè)面臨的高溫、井壁失穩(wěn)井漏、氣體水合物問(wèn)題,研究人員通過(guò)引入高溫增粘劑、納微封堵固壁劑和水合物抑制劑關(guān)鍵材料構(gòu)建了一套深水高溫鉆井液體系。

        (2)深水高溫高壓鉆井液體系經(jīng)測(cè)試具有良好的高溫穩(wěn)定、高低溫流變、抗污染、水合物抑制一系列性能,而能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)基本需求,有利于降低深水作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

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