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

F17井位于伊朗西南部胡澤斯坦省的雅達油田，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地層富含瀝青質稠油，其稠油瀝青膠質和瀝青質量分數(shù)較高，造成鉆井液的流變性變差、黏糊振動篩、黏附鉆具等復雜事故[1，2]。

稠油瀝青嚴重危害鉆井安全，在墨西哥灣的海上油田，已造成多井被迫側鉆和井眼報廢[3～5]。根據(jù)國內(nèi)外應對瀝青質稠油污染鉆井液的處理技術報道可知，現(xiàn)多采用混柴油、提密度、置換鉆井液、排放受污染嚴重的混漿等措施[6～10]。然而，這些方法在耗費大量工期和人力物力的同時，效果卻不能令人滿意，尤其是針對流動性較好的瀝青質稠油對鉆井液的污染問題，至今沒有有效的解決方法。筆者采用瀝青質稠油固化技術，即通過增加瀝青質稠油中瀝青質質量分數(shù)，提高稠油軟化點的技術手段，使稠油中的瀝青固化并從鉆井液中篩分出來，順利鉆穿F17井富含瀝青質稠油的Kazhdumi地層，為后續(xù)的固井工作的順利進行奠定基礎。

1 地質概況

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

2 鉆井液技術難點

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

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

3）Kazhdumi地層中的瀝青質稠油一般具有軟化點低和流動性好的特點，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，會將相對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 瀝青固化技術思路與固化劑的優(yōu)選

3.1 瀝青固化技術思路

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。干瀝青的軟化點較高，流動性較差，可通過振動篩篩除，基本不會對鉆井液造成污染。稠油瀝青中膠質和瀝青質質量分數(shù)較高，軟化點低，流動性較好，在溢流壓井時密度安全窗口窄，從而容易造成因重力置換而產(chǎn)生置換性漏失，嚴重危害鉆井安全[8]。

瀝青固化技術是將稠油瀝青轉化為干瀝青的技術，即通過注入瀝青固化劑，增加瀝青質稠油中瀝青質質量分數(shù)，提高軟化點。一方面，增稠的瀝青質稠油進入井筒的滲流阻力增大，配合以合理的壓井和封堵技術措施，為封堵材料堵塞地層中瀝青質稠油流動孔道創(chuàng)造條件，切斷瀝青質稠油進入到井筒的通路；另一方面，瀝青質稠油進入鉆井液后，瀝青質稠油被固化，會變硬變脆，逐漸向干瀝青轉變，用振動篩即可篩除，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)選出適用于雅達油田Kazhdumi地層瀝青質稠油的固化劑，將常用的固化劑應用到鄰井F13井采集的瀝青質稠油樣品中，其試驗結果如表1所示。通過向瀝青質稠油中添加不同種類的固化劑，均具有提高瀝青質稠油軟化點、降低針入度 （25℃）、提高瀝青質質量分數(shù)和增加黏度 （80℃）的作用，但作用效果明顯不同。相對而言，2種精細化固化產(chǎn)品Y－5和Y－8固化效果明顯，對于Kazhdumi地層瀝青質稠油的固化具有較強的適用性。在考慮到二者性能和價格差異的基礎上，優(yōu)選Y－5作為固化劑進行現(xiàn)場應用。

表1 固化劑篩選試驗

4 現(xiàn)場應用

4.1 現(xiàn)場施工概況

F17井鉆至井深3340m時，首次發(fā)現(xiàn)大量條帶狀瀝青污染鉆井液，擠入中細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，說明加入堵漏材料在一定程度上控制了瀝青污染。

當鉆至3370m （Kazhdumi地層上部）時，振動篩上出現(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，隨鉆封堵材料質量分數(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篩篩除。

鉆進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)象仍然嚴重，決定采用瀝青固化技術解決瀝青污染問題。

4.2 瀝青固化技術現(xiàn)場施工步驟

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 （配方中百分數(shù)為質量分數(shù)）。

2）放掉被稠油瀝青污染的混漿帶15.0m3，2個循環(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的質量分數(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后進行短起下作業(yè)，排放污染漿11.0m3，后續(xù)鉆進作業(yè)正常。

4.3 現(xiàn)場應用效果

根據(jù)瀝青固化現(xiàn)場施工可以發(fā)現(xiàn)，瀝青固化試驗前排放的瀝青污染漿為15.0m3，瀝青固化現(xiàn)場施工后排放的瀝青污染漿為9.2m3。另外，在進行瀝青固化施工前，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，并可由振動篩將其連同巖屑一同篩離 （圖2）。

圖1 瀝青固化施工前振動篩上返出的瀝青質稠油污染漿

圖2 瀝青固化施工后振動篩篩分的巖屑和塊狀瀝青

5 結論

1）F17井瀝青固化實踐證明，瀝青固化技術和壓井堵漏技術聯(lián)用，可以增加瀝青質稠油中瀝青的質量分數(shù)，提高軟化點，封堵稠油地層的導流裂縫，切斷污染源，為雅達油田防止瀝青質稠油污染提供了寶貴經(jīng)驗。

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

3）瀝青固化技術實施后的鉆井液中仍偶有少量的流動性較好的瀝青質稠油出現(xiàn)，因此需要進一步改進固化劑配方，制定并優(yōu)化瀝青質稠油污染防治施工方案，降低后續(xù)鉆井液性能維護頻率。

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