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无锌 无固相 高密度!超深水完井液新选择(下)

超深水完井难度大?TETRA带来全新高密度、无锌、无固相完井液(下)

超深水完井难度极高,对完井液的要求也非常苛刻。常规超深水完井液对环境和作业人员都存在潜在伤害。为此,TETRA公司推出了新型高密度、不含锌、无固相的完井液体系,下面简单介绍该技术。

来自 | TETRA Technologies
编译 | 张德凯

上期石油圈主要带来了“无锌 无固相 高密度!超深水完井液新选择(上)”,其中主要介绍了HDNZ产品特性及研发过程中的热稳定性、配伍性和腐蚀性试验等,本期石油圈将继续带来相关内容,主要涉及HDNZ产品研发过程中的储层损害测试、温度压力的影响、环保性评价以及现场应用的一系列评价。

HDNZ产品研发过程测试

储层损害测试

在油藏的渗透率回归测试中,HDNZ的参照对象为具有相同密度的常规CaBr2/ZnBr2溶液。

测试对象为渗透率和矿物组成相同的岩心,在真空状态下,岩心吸附待测溶液至饱和,之后在1500psi压力下加热至265℉,岩心中的液体会逐渐流出,直至达到渗透率稳定状态。再向测试岩心内注入10倍体积的待测溶液,稳定60分钟,重复之前的升温过程,使岩心重新达到渗透率稳定状态。

测试结果与预期基本相同,CaBr2/ZnBr2溶液仅能恢复41%的渗透率,而HDNZ的恢复率达到60%,HDNZ的表现远远超过常规的完井液体系。

温度压力对HDNZ的影响

与所有纯净卤化物溶液相同,HDNZ溶液的密度随温度、压力的变化而变化。由于HDNZ的配比和处理及剂组成比较特别,那些适用于常规完井液热膨胀、压缩系数的API 13J2标准并不适用于HDNZ体系。TETRA针对HDNZ的井下密度变化建立了多个应用模型,实际测试证明这些模型的准确性极高,与现场应用数据高度相符。

环保性评价

研发人员需要测试HDNZ的环保特性,以判断其是否符合墨西哥湾和北海的环境标准。测试目的是验证HDNZ是否符合墨西哥湾第6区块EPA NPDES标准中的油脂含量要求,测试方法采用Static Sheen标准中的EPA Method 1617和Oil and Grease标准中的EPA Method 1664A方法。

Method 1617方法测试结果显示HDNZ没有在水面形成大量彩色油膜,Method 1664A方法显示HDNZ的油脂含量低于5mg/L,说明HDNZ符合NPDES标准以及NPDES第四部分对于产出水中油脂含量的要求。同时,测试还证实HDNZ不含Clean Water Act第307章、40 CFR 401.1标准中提到的污染物质,完全满足EPA NPDES 第6部分对于环境污染物质的要求。

根据EPA-821-R-02-014方法进行毒性测试,时长7天,测试对象为HDNZ和密度为14.1lb/gal的CaBr2溶液。结果显示,两种体系的毒性并没有明显差异。此外,HDNZ还通过了北海环境评级的最高应用标准。

现场测试

在2015年2~10月间研发人员分别在墨西哥湾的两口井中进行了HDNZ的应用测试。该区域的平均水深超过7000ft,泥浆温度约为40℉,井底温度(BHT)约为265℉,地层压力21000psi。

密度变化情况

通过添加CaBr2,HDNZ体系的表面密度保持在14.5lb/gal左右,最高值为15.1lb/gal。由于体系的卤化物含量较高,所以吸湿现象比较严重,测试过程中需要频繁添加加重材料。

测试结果表明,HDNZ体系的井下密度与预期相符,保持在14.49lb/gal的理想状态。

结晶温度影响

在整个测试过程中,HDNZ的结晶温度(TCT和PCT)非常稳定,与预期相符。在压力15000psi情况下,HDNZ体系能够始终保持PCT为30℉、TCT在6~9℉之间的状态,因而可以降低作业过程中的维保费用。

配伍性

在现场测试中,HDNZ表现出了极好的配伍性,没有发现与地层流体不兼容的问题。当HDNZ与地层流体接触时,仅有少量NaCl析出,只需要常规的过滤操作即可,对整个作业没有影响。

HDNZ与钻井液体系的配伍性与常规的CaBr2体系一致,同时有效驱替作用也对HDNZ的配伍性起到了优化作用,现场测试所用驱替体系与常规驱替体系类似。

与控制管线的配伍性测试结果表明,在相同条件下,HDNZ的配伍性与常规的CaBr2体系基本相同。

最后,HDNZ与橡胶、热塑性物质的配伍性良好,没有出现相关问题。在长达175天的测试中,HDNZ都表现出了极强的适应性。

腐蚀性

在BHT为250℉、265℉时,HDNZ引起Q125、13Cr、15Cr材料的结垢、腐蚀、应力断裂腐蚀(SCC)等问题。

热稳定性

在BHT为265℉及高温射孔作业中,HDNZ都没有分解,热稳定性较好。

可用性

可用性,即包括常规完井液添加剂在HDNZ体系中的实用性及其临界性质的考察。在现场测试中,测试人员对HDNZ体系的多个参数进行了监测,包括过滤、驱替体系、携屑、滤失、粘度和摩阻等。

HDNZ体系的粘度和摩擦性质与设计标准非常吻合,使用中非常稳定。驱替体系的聚合物体系、完井液滤失控制以及粘度、携屑等参数均符合现场测试产量、生产时间、热稳定性和可用性标准。在测试中,HDNZ作为驱替体系的一部分使用,且表现良好,没有发现与其它组分的配伍性问题,所有测试结果均满足测试要求。

测试中还使用了高流量、高处理能力的过滤体系,其中流率、固体停留时间和过滤效果均达到预期要求。过滤过程对HDNZ体系的工作特性没有造成影响,也没有影响HDNZ中吸油物质的性质。

环境因素

HDNZ是一种环境友好体系,满足所有HSE要求,完全符合墨西哥湾(GOM)的环保法规要求。

现场测试总结

现场测试过程中,发现了几点非常重要的注意事项。HDNZ体系非常稳定,可在工作支持船上储存6周以上,而密度等性质不会发生变化。在泵送过程中,首先泵送20000ft的HDNZ到井口,然后再泵输7000ft通过立管,整个过程密度没有变化,结晶温度没有受到影响。在整个测试过程中,HDNZ的工作温度、压力变化很大,但是其性质没有受到影响。

在所有测试条件下,HDNZ体系满足所有结晶温度要求,其中包括温度在40℉以下、压力在14000psi以上的BOP测试。

结论

实验室测试结果显示,新型高密度、无锌、无固相颗粒完井液HDNZ能够满足超深水作业的完井液密度要求(14.5~15.4lb/gal),相对于常规卤化物、甲酸盐完井液体系,HDNZ作业性能更强。

HDNZ的现场应用测试证明了实验室测试结果,HDNZ是一种非常稳定、耐用的完井液,完全可以代替常规完井液体系使用。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

评论 1

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    匿名2年前 (2019-10-30)回复