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高温钻井,不妨试试斯伦贝谢这款钻井液

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M-I SWACO公司的新型水基钻井液拥有热稳定性,在高温井中可维持流变性与失水抑制性。有助于作业者提高钻井效率、降低成本,并减轻对健康、安全与和环境的影响。

编辑 | 大安

随着深层油气藏钻井作业的增多,业内对水基钻井液提出了更高的要求,需要其能够承受井下的高温环境。在300华氏度左右,常规生物聚合物在短时间内就会失效,而标准的合成聚合物在高温下可保持稳定,但它不具备悬浮固体所需的低速流变性。在高温下无法维持稳定性的钻井液,则需要大量的添加剂。

斯伦贝谢旗下M-I SWACO公司的VeraTherm高温水基钻井液,在400华氏度以上具有稳定性,拥有优异的低速流变性,可确保井眼清洁与岩屑悬浮,还可降低高温下的钻井液损失。从淡水到接近饱和的盐水,这种钻井液兼容于大多数油田完井液。在井场即可配备这种钻井液,增加了作业的灵活性。

该钻井液适用于高温水基环境,包括钻井、测井、下筛管、深水作业、连续油管(CT)钻井作业,以及堵漏剂或屏蔽暂堵剂。该水基钻井液可承受400华氏度的高温,随着时间推移无需进行任何处理,也不会导致性能降低,并且能够在无循环的情况下进行多次测井作业,从而避免了起下钻。在高温作业中,每省去一趟钻,就可节约大约一天的钻机时间。它与常见的钻井液添加剂兼容,例如页岩抑制剂、缓蚀剂和硫化氢清除剂。

VeraVis支化合成聚合物增粘剂与失水剂是VeraTherm钻井液的主要成分,具有流变性与失水抑制双重功能。即使在更高的温度下,它也能提供优异的固体悬浮性能,避免岩屑堆积。五十多年来,油气行业通常在不同作业中使用合成聚合物,VeraVis添加剂与之不同,拥有独特的化学改性。这种合成聚合物的支化特性,使其具有与传统生物聚合物(如黄原胶、Diutan胶与淀粉)类似的钻井液性质。与市场上现有的线性合成聚合物相比,该特性可显著降低地层损害。

许多常规水基钻井液都含有黏土,这会在较高温度下引发胶凝问题。这种高温水基钻井液是无粘土体系,因此不同温度与密度下都不会发生胶凝问题。添加适当的润滑剂,就可产生可与油基泥浆(OBM)和合成基泥浆(SBM)体系相媲美的钻井性能。

这种高温水基钻井液具有优异的钻井液性能,包括低速流变性好、低泵压、优异的失水抑制性、摩擦系数低、优异的页岩抑制性。在高温下,它可维持较长时间的稳定性。(如图1)。

使用该钻井液替代合成基钻井液,可降低作业者的钻井液总成本。在中间井段与储层段使用同一种钻井液体系,可以减少环境足迹。

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图1 VeraTherm钻井液比其他常规高温水基钻井液更耐久。(来源:斯伦贝谢)案例分析

M-I-SWACO公司在全球不同地区成功完成了这种耐高温水基钻井液的现场试验,包括连续油管钻井液、测井药剂、高温钻井液、高温高压钻井液。这些案例涵盖了从290华氏度至380华氏度的温度,以及从8.8磅/加仑(1.05sg)至16.5磅/加仑(1.98sg)的密度。

东南亚地区的一家油气公司,在钻进8.5寸井段时遭遇高温层位、断层以及裂缝,每口井平均损失5000桶至10000桶的钻井液。该公司寻求一种拥有与合成基钻井液类似的钻井液性能,而且经济效益高、耐高温的水基钻井液体系。在钻进温度高达365华氏度的储层段期间,钻井液会面临严重漏失,需要保持五天的稳定性。理想的流变性能可改善井眼的清洁状况,还可使钻井期间的当量循环密度与漏失量降到最低。

在365华氏度下,这种高温水基钻井液可连续5天保持稳定的流变性。添加1%的润滑剂,可使该钻井液的摩擦系数从老化前的0.21降至0.143,在365华氏度下循环5天后降至0.128。该钻井液的摩擦系数与合成基泥浆相似,为0.125。与合成基钻井液的浸泡试验相比,VeraTherm钻井液拥有更好的页岩抑制性。整个钻井作业期间,该体系的流变性能保持不变,并维持了很好的稳定性。

中东一家油气公司寻求一种耐高温、稳定性好的水基钻井液来钻进高温探井。邻井资料显示,普遍存在重晶石沉降、测井失败、严重漏失等风险。预计在石灰岩地层会发生漏失,因此,价格昂贵的耐高温油基泥浆不适合该项目。

这口井的8.5寸与6.25寸井段为潜在油藏。面临的挑战包括,钻遇活性高的泥岩段,并且需要在330华氏度与375华氏度的井底静态温度(BHST)下,额外进行7天的电缆测井作业,同时还需维持最小的沉降系数。定制并测试了这种高温水基钻井液在330华氏度与375华氏度下的稳定性。在超过7天的时间里,该钻井液保持了稳定的流变性,不同井段两种配方的沉降系数均低于0.52。利用该钻井液体系,钻进期间没有发生卡钻、井壁失稳或井眼清洁不佳等事故。375华氏度下的电缆测井作业已成功完成。在七天的测井作业中,该钻井液的流变性与失水性基本维持不变(图2)。

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这种高温水基钻井液具有广泛的环境适应性。除了东南亚与中东地区,在含过量二价盐、采出水过多的地区,它也能大展身手。大多数水基钻井液与此类采出水不兼容。由于该钻井液与含二价盐的采出水兼容,因此作业者可以使用油田采出水代替淡水,从而减少了对其他资源的需求。该钻井液还为诸如连续油管钻井作业之类的应用提供了机会,因为连续油管钻井需要一种不产生高摩擦压耗的聚合物。该支化合成聚合物满足了连续油管钻井液的要求,已成功完成2口高温井的钻井作业。

结论

长时间电缆测井作业与高温井作业,需要可提供良好热稳定性的钻井液,以保持足够的流变性与失水抑制性。使用常规生物聚合物进行作业,可能需要大量产品才能产生这些特性。但是,VeraTherm钻井液仅包含主要的VeraVis添加剂以及少量需要最少处理即可保持特性的添加剂。该钻井液拥有很长的保质期,能够广泛应用于不同的作业与温度,凭借其物美价廉的特点,可替代其他水基或合成基高温钻井液。

 

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