Li Zhang, Yinfu Han

1Deep Water Engineering Technology Center of Research Institute of Shenzhen Branch, CNOOC, Guangzhou Guangdong

2Jingzhou Jiahua Technology Co. Ltd., Jingzhou Hubei

Abstract In consideration of the problems of complicated technologies and complicated operation of open hole completion and high operation cost in offshore oilfields, a direct flowback system for drilling fluid was developed. The system was simple in formulation and it was composed of modified xanthan gum, modified starch and high purity calcium carbonate. The system had good reservoir protection performance and no need for gel breaking and completion. It not only saves costs, but also reduces operational risks. It can be used in the reservoirs with low permeability and it has good application effect. At present, it has been applied to 29 wells in 9 oil and gas fields in the eastern part of the South China Sea. Nine hours for completion in each well is saved in average and the cost is saved by 600000 Yuan RMB, and good results have been obtained.

Keywords Horizontal Well, Drill-in Fluid, Reservoir Protection, Direct Flowback, Open Hole Completion

1. 引言

海上作業(yè)水平井一般采用裸眼或篩管完井的方式，這對鉆井完井液的儲(chǔ)層保護(hù)提出了更高的要求，目前海上常用的鉆井完井液體系為PRD鉆井完井液體系[1] [2] [3]。該體系在近年來的應(yīng)用過程中取得了較好的應(yīng)用效果，但其必須破膠完井才能滿足儲(chǔ)層保護(hù)的要求，且破膠劑屬氧化劑，具有一定的危險(xiǎn)性，完井工藝復(fù)雜，作業(yè)繁瑣，成本較高[4] [5] [6]。因此，開發(fā)研究了直接返排鉆開液UltraFLO鉆井完井液體系，可省去破膠工藝，既節(jié)約成本又減少作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。直接返排鉆開液體系在南海東部油田廣泛應(yīng)用，采用裸眼完井方式，儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著，取得了較好的成績。

2. 直接返排鉆開液性能

直接返排鉆開液是由泥餅可液化鉆開液進(jìn)一步優(yōu)化而來，所有添加劑延續(xù)了可以液化的功能特點(diǎn)，即該鉆開液的泥餅仍然可以達(dá)到被簡易隱形酸液化的功能。直接返排鉆開液體系關(guān)鍵技術(shù)在于碳酸鈣的選型及粒徑的選擇，匹配粒徑越合適，地層傷害越??；如粒徑選擇不當(dāng)，濾液中的固相顆粒侵入則較深，將嚴(yán)重傷害儲(chǔ)層；同時(shí)，所選淀粉和碳酸鈣的粒徑互相“鑲嵌”，形成的泥餅更加致密，封堵效果更好，從而達(dá)到更好的儲(chǔ)層保護(hù)效果[7] [8]。

直接返排鉆開液體系：海水 + 0.25%NaOH + 0.2%Na2CO3+ 0.6%流型調(diào)節(jié)劑PF-VIS-B + 2.5%改性淀粉STARFLO + 5%KCl + 5%高純粒徑匹配碳酸鈣MBA + 2%聚合醇PF-JLX-C + 2%潤滑劑PF-LUBE。評價(jià)直接返排鉆開液體系性能良好，黏切適中，失水較小(表1)。

Table 1. The evaluation of the performance of direct flowback of drill-in fluid表1. 直接返排鉆開液體系性能評價(jià)

2.1. 加重方式評價(jià)

在配方中分別加入KCl、NaCl、HCOONa、HCOOK以及碳酸鈣MBA加重劑，評價(jià)直接返排鉆開液體系性能，結(jié)果如表2所示，在這幾種不同加重方式下，直接返排鉆開液體系均具有較好的性能，其中甲酸鹽加重體系會(huì)具有更低的失水量。

Table 2. The performance of drilling fluid with different weighting agents表2. 鉆井液加入不同加重劑后的性能

2.2. 抗溫性能評價(jià)

南海東部油氣田儲(chǔ)層溫度范圍廣(60～140℃)，突顯直接返排鉆開液體系抗溫性能的重要性。室內(nèi)優(yōu)選了直接返排鉆開液體系的抗溫材料(改性黃原膠)，確保其能抗140℃的井底溫度。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，在不同溫度老化后，直接返排鉆開液體系適用溫度范圍廣，性能穩(wěn)定，具有較好的流變性，API濾失量控制在5 mL以下，各項(xiàng)性能均能有效滿足水平段鉆進(jìn)需求。

Table 3. The temperature resistance of direct flowback drilling fluid表3. 直接返排鉆開液抗溫性

2.3. 儲(chǔ)層保護(hù)性能評價(jià)

無黏土相鉆開液無法采用重晶石加重，而鉆開液密度是保證鉆井安全的一個(gè)重要參數(shù)。因此，如何既能保證鉆開液密度，又同時(shí)兼顧儲(chǔ)層保護(hù)，是無黏土相鉆開液的一個(gè)最重要的因素之一。長期以來通用的做法是采用可溶鹽來進(jìn)行加重，但無機(jī)鹽氯化鈉與氯化鉀加重能力有限，而甲酸鈉與甲酸鉀成本又非常高。如果需要較高密度時(shí)，可采用可溶鹽與碳酸鈣復(fù)配的方法來提高密度。不同加重方式對儲(chǔ)層保護(hù)的影響評價(jià)結(jié)果如表4所示，加重方式對儲(chǔ)層保護(hù)基本無影響，并且隨著儲(chǔ)層孔滲結(jié)構(gòu)變好，滲透率恢復(fù)值有變大的趨勢。

Table 4. The effect of reservoir protection with different weighting modes表4. 不同加重方式儲(chǔ)層保護(hù)效果

3. 直接返排鉆開液的現(xiàn)場應(yīng)用

直接返排鉆開液體系在南海東部9個(gè)油氣田已成功應(yīng)用29口井，井底最高溫度為140℃，密度最高為1.20 g/cm3，鉆井過程順利，未出現(xiàn)井下漏失等情況，采用直接返排完井方式，節(jié)省了作業(yè)時(shí)間，且產(chǎn)量達(dá)到預(yù)期，部分井遠(yuǎn)超過配產(chǎn)。

3.1. 鉆開液黏切穩(wěn)定

直接返排鉆開液現(xiàn)場應(yīng)用過程中性能穩(wěn)定，以A2H井、A5H井、A10H井、22H1井、24H2井、A04H2井、A13H1、B9ST3井、3Sc井、A17H井、A18H井為例，統(tǒng)計(jì)直接返排鉆開液現(xiàn)場性能。由圖1可以看出，鉆井完井液漏斗黏度隨井深變化穩(wěn)定(50～60 s)，塑性黏度較低(9～19 mPa·s)，動(dòng)切力穩(wěn)定(9～24 Pa)，低剪切速率黏度隨井深變化穩(wěn)定，維持在20,000～30,000 mPa·s。

Figure 1. The field performance of direct flowback of the drill-in fluid圖1. 直接返排鉆開液現(xiàn)場性能隨井深變化情況

3.2. 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益高

直接返排體系在南海東部油氣田使用的29井次中，深層低滲儲(chǔ)層6口、高溫欠壓儲(chǔ)層2口、中高孔滲儲(chǔ)層16口水平井、分支井。儲(chǔ)層段井眼平滑規(guī)則順暢、完井作業(yè)安全高效，每口井平均完井作業(yè)時(shí)效節(jié)約9 h并節(jié)約費(fèi)用60萬元。

4. 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1) 直接返排鉆開液性能良好，低剪切速率黏度控制在30,000 mPa·s左右時(shí)，具有更好的防止污染的能力和返排能力。

2) 直接返排鉆開液抗溫性良好，能適應(yīng)60～140℃等不同溫度場儲(chǔ)層開發(fā)。

3) 可溶鹽和碳酸鈣2種加重方式對儲(chǔ)層保護(hù)效果影響不大，直接返排鉆開液具有鉆探更高密度儲(chǔ)層的能力。

4) 直接返排鉆開液體系具有更佳的完井方式選擇，現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，其能夠節(jié)省作業(yè)時(shí)間與費(fèi)用，并且具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

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