HEM鉆井液在南海西部深水LS26-1-1井中的應用

肖劍(中海油田服務股份有限公司油田化學事業部，河北 三河 065201)

0 引言

陵水26-1構造位于陵南低凸起，西距LS25-1-1井約20 km、北距LS25-3-1井約12 km、東北距LS17-2-7井約19 km，作業水深為1 190 m，設計井深4 148 m(海拔垂深)，海底實測溫度為3.0 ℃。通過鄰井資料分析，該井存在水合物預防、作業窗口窄、易漏失、隔水管段井眼清潔差等作業風險。該井設計鉆井液體系為：一開，海水/膨潤土漿體系；二開，海水/膨潤土漿/PAD體系；三開，HEM體系；四開，HEM體系；五開，EZFLOW體系?，F場應用情況表明，HEM體系能較好解決陵水區塊水基鉆井液的作業風險，井眼清潔與作業期間ECD值均控制較好，為該區塊后續開發提供了寶貴的借鑒經驗[1-3]。

深水鉆井在安全和環保方面對鉆井液技術提出很高的要求。深水井鉆井作業過程中鉆井液面臨低溫糊篩跑漿、大尺寸井眼攜巖、天然氣水合物、泥頁巖地層的水化分散、窄密度窗口的防漏堵漏等難題，因此提出了相應的解決措施和技術手段。在此苛刻的條件下，中海油服油化研究院自主研發的一款水基“強抑制性”鉆井液-HEM水機鉆井液體系，使用了具有pH值緩沖作用的聚胺強抑制劑、一種低分子量陽離子聚合物包被劑和一種高效防泥包潤滑劑，具有低溫流變性好、抑制性較強、維護簡單等優點[4-7]。結合水合物軟件模擬的抑制水合物生成配方，對深水鉆井作業提供了一套可操作的解決方案。

1 HEM水基鉆井液室內配方

本井HEM體系的配方設計以強抑制性聚氨PF-UHIB為主劑，結合低分子量聚合物PF-FLOTROL和高效防泥包潤滑劑PF-HLUB為基礎，通過室內實驗確定該井的基本配方，再使用VirtualMud軟件和HydraFLASH軟件模擬出該井泥線位置的井下循環溫度和臨界水合物溫度后，計算出鉆井液中鹽組分的加量，從而確定了該井三開、四開鉆井液的基本配方為：海水+0.15%Na2CO3+0.2% NaOH+2%PF-FLOTROL+0.5%PF-PLUS+0.3%PFXC+3%PF-UHIB+3%PF-HLUB+5%KCl+9%NaCl+PF-EZCARB(適量)+PF-STRH(適量)+重晶石。

2 HEM水基鉆井液在LS26-1-1井的應用情況

2.1 現場應用概述

LS26-1-1井17-1/2″井段及12-1/4″井段使用HEM水基鉆井液體系。17-1/2″井段組合BHA；下鉆探水泥塞至2 304 m，替入HEM鉆井液，鉆17-1/2井眼至2 309 m，循環，地層承壓實驗(折算漏失當量鉆井液密度1.39 g/cm3)。低泵速實驗。三開17-1/2″井段鉆進至中完2 892 m，循環，起鉆出井口。下13-3/8″套管至2 884.58 m，固井作業。12-1/4″井段鉆水泥塞及新地層至3 483 m，12-1/4″井段組合BHA；下鉆探水泥塞至2 855.5 m，替入HEM鉆井液，鉆水泥塞及新地層至2 903 m，循環清潔井眼，地漏試驗(折算漏失當量密度1.46 g/cm3)，循環調整鉆井液密度至1.29 g/cm3，四開12-1/4″井段鉆進至3 520 m，本井短中完，循環，起鉆出井口。下9-5/8″套管到位后，固井作業。

2.2 現場鉆井液作業重難點

(1)作業密度窗口窄：本井12-1/4″井段設計鉆井液比重為1.29～1.42 g/cm3，使用最高比重，VirtualMud軟件模擬井底最大ECD為1.47 g/cm3，而實測漏失當量密度1.46 g/cm3，作業密度窗口窄，漏失風險高；

(2)井眼清潔差：本井17-1/2″井段隔水管長，環空容積大，鉆屑容易在套管和隔水管內堆積；

(3)水合物預防：水深較深，泥線溫度僅3 ℃，12-1/4″井段使用比重高，易形成水合物。

2.3 鉆井液維護處理措施

(1)密度控制。本井12-1/4″井段開鉆使用密度下限1.29 g/cm3，鉆進期間，使用鉆完井液工程軟件VirtualMud進行跟蹤模擬，預判工程參數調整和鉆井液性能調整對井下當量循環密度(ECD)的影響，從而實現對井下ECD的精細控制。在實鉆過程中，井下ECD控制在1.33～1.44 g/cm3，作業期間井壁穩定且未發生漏失。

(2)井眼清潔控制。使用鉆完井液工程軟件VirtualMud模擬可知，在鉆井液比重1.27 g/cm3，塑性黏度30 mPa·s，屈服值10 Pa，3轉4，ROP 40 m/h，轉速100 r/min；當鉆進排量設置為3 400～4 450 L/min，增壓泵排量2 400 L/min時；模擬結果顯示，巖屑傳輸速率在20″套管內為65%～72%，隔水管為75%～80%，基本能夠滿足17.5″井段的攜巖效率的要求；在鉆進期間，需要依據振動篩的看出砂情況每100～150 m泵入稀塞加稠漿協助清潔井眼，模擬結果如圖1所示。

圖1 17-1/2″井段巖屑傳輸效率模擬

(3)水合物控制。12-1/4″井段鉆進期間采用半防體系：9%NaCl+5%KCl，臨界溫度15.31 ℃，低于最低循環溫度19.32 ℃；靜止期間采用全防體系：25%NaCl+5%KCl+18%MEG，臨界溫度-0.1℃，低于泥線溫度3 ℃，滿足預防水合物要求。

(4)井漏預防。在進入易漏失層位T40前，加入2%PF-FT-1、2%PF-LSF和2%PF-EZCARB，提高地層承壓能力。

2.4 現場作業鉆井液性能

現場HEM鉆井液性能如表1所示。本井17.5″井段作業期間，HEM水基鉆井液性能穩定，性能優良。

表1 LS26-1-1井HEM鉆井液體系性能

2.5 現場作業效果

(1)鉆進期間ECD值控制的好，未出現井塌、井漏等井下復雜情況；

(2)井眼清潔效果好，震動篩返出巖屑成型干爽，出砂量與鉆進速度(ROP)相匹配，巖屑效果如圖2所示；

圖2 12-1/4″井段返出巖屑

(3)井壁穩定，17-1/2″及12-1/4″井段在鉆進，短起下及井底循環期間均未發現掉塊，起下鉆及下套管作業順利，如圖3所示。

圖3 12-1/4″井段長起錄井曲線

3 結語

(1) HEM體系可以滿足陵水區塊的作業要求，有效避免了井下復雜問題，保證了作業安全；(2) HEM體系抑制性強，可以提高機械鉆速，滿足快速鉆進需求；(3) HEM體系現場鉆井液性能維護簡單，流變性好，易于攜砂，滿足井眼清潔效果。