HEM聚胺深水钻井液南中国海应用实践.pdf

第 37 卷 第 1 期 2015 年 1 月 石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING constant rheology; strong inhibitiong perance; HEM polyamine drilling fluid 作者简介罗健生， 1964 年生。1999 年毕业于中国石油大学（北京） 油气井工程专业， 现主要从事钻完井液及储层保护研究工作， 高级工 程师， 中国海洋石油总公司钻完井液技术专家。电话010-84522139。E-mailluojs。 深水钻井特有的大尺寸长段隔水管， 造成了钻 井液用量大， 运输距离远， 对钻井液携带能力是很大 的考验。为应对以上挑战， 笔者研究了一套强抑制、 低伤害的 HEM 聚胺钻井液体系［1］。 1 HEM 聚胺水基钻井液技术 为了实现水基钻井液“强抑制性” 技术要求， 研 制了一种具有 pH 值缓冲作用的聚胺强抑制剂、 一种 低分子量阳离子聚合物包被剂和一种高效防泥包润 滑剂。低分子量阳离子聚合物包被剂易溶于水， 低 温下流变性好， 不糊振动筛， 不跑浆［2-3］。利用上述 3 种材料为主剂， 配合流型调节剂、 降滤失剂及 NaCl 等材料构建了一套 HEM 聚胺钻井液体系， 其基础配 方为海水 Na2CO3PF-FLOXCHPF-UHIBPF- HLUBKClPF-UCAPNaCl 重晶石。 1.1 扫描电镜分析 利用扫描电子显微镜分别测定了加聚胺前、 后 夏子街土结构的变化情况。图 1 （a） 为未加聚胺前夏 子街土在 2000 倍扫描电子显微镜下的状态， 图 1 （b） 是加 1.5 聚胺后夏子街土在 2000 倍扫描电子显 微镜下的状态。从图 1 可以看出， 未加聚胺的夏子 街土间距较大， 加入聚胺抑制剂后， 微观结构发生了 石油钻采工艺 2015 年 1 月（第 37 卷） 第 1 期120 很大变化， 层间距变得更加紧密， 说明聚胺抑制剂能 够有效降低黏土片层之间的层间距， 阻止水分进入 黏土片层， 从而达到很好的抑制作用。 图 1 夏子街土电镜扫描照片 1.2 钻井液抑制性实验评价 利用滚动回收率和岩心强度实验分别评价了 HEM 聚胺钻井液抑制泥页岩的分散能力及钻井液 浸泡岩心前后岩心强度的变化情况［7-8］。滚动回收 率实验使用的岩屑为 HOLEPLUG， 而岩心强度实验 则是将露头岩心分别浸泡在不同的钻井液中， 16 h 后取出岩心， 分别测定其强度， 再将其与浸泡前岩心 强度进行对比， 以评价钻井液浸泡前后岩石强度的 变化。测试结果可知， HOLEPLUG 岩屑在海水中的 滚动回收率最低， 只有 4.5 ， 无论是一次滚动回收 率、 二次滚动回收率还是耐久滚动回收率， HEM 钻 井液体系均高于国外高性能钻井液体系；岩心在 3 种不同的钻井液中浸泡后强度均有所降低， 但其在 HEM 钻井液体系中强度降低相对要小， 这进一步说 明 HEM 钻井液抑制性强。 2 现场应用 2011 年 5 月至 2014 年 10 月， HEM 聚胺钻井液 在南中国海 A、 B、 C 等油田成功应用 15 口井， 最深 作业水深 1 300 m， 最深井深 4 239 m， 最低泥线温度 3 ℃。该钻井液成功解决了钻井过程中遇到的深水 低温、 礁灰岩漏失、 窄压力窗口等技术难题。在钻井 过程中， 钻井液抑制性好， 润滑性强， 起下钻顺利， 电 测成功， 井径规则， 下套管一次到位， 没有出现任何 井下复杂情况。以下主要介绍深水 HEM 聚胺钻井 液体系的应用情况。 2.1 现场钻井液关键控制技术 （1） 为了提高钻井液抑制性， 钻井液中 PF-UHIB 加量必须保证在 2050 kg/m3；（2） 为避免低温下糊筛 跑浆现象发生， 使用 510 kg/m3低分子量包被剂 PF- UCAP；（3） 在钻井液中加入一定量 NaCl 盐水和乙二 醇， 一方面达到抑制水合物的目的， 另一方面起到调 节钻井液密度的作用；（4） 为防止泥包钻头、 钻具， 往 钻井液体系中加入 1030 kg/m3的防泥包润滑剂 PF- HLUB；（5） 对于裂缝性地层及礁灰岩地层， 应视现场 具体情况， 加入足量的封堵材料 PF-FT-1 及 PF-FPA， 以提高地层的承压能力。 2.2 现场钻井液性能 从表 1 可以看出， HEM 体系在不同水深的深水 井应用过程中， 体系的流变性稳定， 同时， 不同密度 下， HEM 体系的漏斗黏度， 塑性黏度和动切力相差 不大， 利于现场操作。 表 1 HEM 聚胺钻井液性能 井名水深密度 /g cm–3黏度 /sφ6φ3PV/mPa sYP/Pa A-2741.751.121.144462685717281015.0 A-3599.71.111.144560796720299.017.0 A-44871.131.14455671168192511.017.0 A-55601.091.12475971361114239.019.0 B-2974.51.101.52456571361016359.517.0 C1 3001.111.435260713611273910.517.0 3 结论 （1） 研制了一套深水用 HEM 聚胺钻井液， 实验 测试结果表明， 该钻井液具有较强的抑制性。 （2）HEM 聚胺钻井液在南中国海成功应用 15 口井， 解决了深水钻井低温流变性差、 气体水合物危 害、 井壁失稳、 漏失等技术难题， 在整个作业过程中， 没有出现任何井下复杂情况， 现场作业顺利。 参考文献 ［1］ 罗健生， 李自立， 李怀科， 等 .HEM 深水聚胺钻井液体系 的研究与应用［J］. 钻井液与完井液， 2014， 31 （1） 20- 23. ［2］ 李怀科， 田荣剑， 罗健生， 等 . 一种定量评价钻井液用胺 类抑制剂的新方法［J］. 钻井液与完井液， 2012， 29 （6） 51-53. ［3］ 刘晓栋， 王宇宾， 宋有胜， 等 . 活性泥页岩快速钻井钻井 液技术［J］. 石油钻采工艺， 2011， 33 （2） 63-68. （收稿日期 2014-11-30） （修改稿收到日期 2014-12-31） 〔编辑 张百灵〕