HEM聚胺深水鉆井液南中國海應用實踐

羅健生　李自立　劉　剛　李懷科　郭　磊　耿　鐵（中海油田服務股份有限公司油田化學事業部，河北三河　065201）

HEM聚胺深水鉆井液南中國海應用實踐

羅健生李自立劉剛李懷科郭磊耿鐵
（中海油田服務股份有限公司油田化學事業部，河北三河065201）

深水鉆井在安全和環保方面對鉆井液技術提出了更高的要求，如極強的抑制性，優質的潤滑性，不易形成氣體水合物，維護簡單、操作方便、提高鉆速等。為預防黏土膨脹，利用聚胺抑制劑、低分子包被劑、防泥包潤滑劑及流型調節劑等材料，構建了一套強抑制的深水用HEM聚胺鉆井液體系，并采用水合物軟件模擬計算了抑制水合物生成的配方。HEM聚胺鉆井液在南中國海成功應用15口井，對深水鉆井過程中預防氣體水合物的形成奠定了基礎。

深水；恒流變；強抑制性；HEM聚胺鉆井液

深水鉆井特有的大尺寸長段隔水管，造成了鉆井液用量大，運輸距離遠，對鉆井液攜帶能力是很大的考驗。為應對以上挑戰，筆者研究了一套強抑制、低傷害的HEM聚胺鉆井液體系［1］。

1　HEM聚胺水基鉆井液技術

為了實現水基鉆井液“強抑制性”技術要求，研制了一種具有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。低分子量陽離子聚合物包被劑易溶于水，低溫下流變性好，不糊振動篩，不跑漿［2-3］。利用上述3種材料為主劑，配合流型調節劑、降濾失劑及NaCl等材料構建了一套HEM聚胺鉆井液體系，其基礎配方為：海水+Na2CO3+PF-FLO+XCH+PF-UHIB+PFHLUB+KCl+PF-UCAP+NaCl+重晶石。

1.1掃描電鏡分析

利用掃描電子顯微鏡分別測定了加聚胺前、后夏子街土結構的變化情況。圖1（a）為未加聚胺前夏子街土在2000倍掃描電子顯微鏡下的狀態，圖1（b）是加1.5 %聚胺后夏子街土在2000倍掃描電子顯微鏡下的狀態。從圖1可以看出，未加聚胺的夏子街土間距較大，加入聚胺抑制劑后，微觀結構發生了很大變化，層間距變得更加緊密，說明聚胺抑制劑能夠有效降低黏土片層之間的層間距，阻止水分進入黏土片層，從而達到很好的抑制作用。

1.2鉆井液抑制性實驗評價

利用滾動回收率和巖心強度實驗分別評價了HEM聚胺鉆井液抑制泥頁巖的分散能力及鉆井液浸泡巖心前后巖心強度的變化情況［7-8］。滾動回收率實驗使用的巖屑為HOLEPLUG，而巖心強度實驗則是將露頭巖心分別浸泡在不同的鉆井液中，16 h后取出巖心，分別測定其強度，再將其與浸泡前巖心強度進行對比，以評價鉆井液浸泡前后巖石強度的變化。測試結果可知，HOLEPLUG巖屑在海水中的滾動回收率最低，只有4.5 %，無論是一次滾動回收率、二次滾動回收率還是耐久滾動回收率，HEM鉆井液體系均高于國外高性能鉆井液體系；巖心在3種不同的鉆井液中浸泡后強度均有所降低，但其在HEM鉆井液體系中強度降低相對要小，這進一步說明HEM鉆井液抑制性強。

圖1　夏子街土電鏡掃描照片

2　現場應用

2011年5月至2014年10月，HEM聚胺鉆井液在南中國海A、B、C等油田成功應用15口井，最深作業水深1 300 m，最深井深4 239 m，最低泥線溫度3 ℃。該鉆井液成功解決了鉆井過程中遇到的深水低溫、礁灰巖漏失、窄壓力窗口等技術難題。在鉆井過程中，鉆井液抑制性好，潤滑性強，起下鉆順利，電測成功，井徑規則，下套管一次到位，沒有出現任何井下復雜情況。以下主要介紹深水HEM聚胺鉆井液體系的應用情況。

2.1現場鉆井液關鍵控制技術

（1）為了提高鉆井液抑制性，鉆井液中PF-UHIB加量必須保證在20~50 kg/m3；（2）為避免低溫下糊篩跑漿現象發生，使用5~10 kg/m3低分子量包被劑PFUCAP；（3）在鉆井液中加入一定量NaCl鹽水和乙二醇，一方面達到抑制水合物的目的，另一方面起到調節鉆井液密度的作用；（4）為防止泥包鉆頭、鉆具，往鉆井液體系中加入10~30 kg/m3的防泥包潤滑劑PFHLUB；（5）對于裂縫性地層及礁灰巖地層，應視現場具體情況，加入足量的封堵材料PF-FT-1及PF-FPA，以提高地層的承壓能力。

2.2現場鉆井液性能

從表1可以看出，HEM體系在不同水深的深水井應用過程中，體系的流變性穩定，同時，不同密度下，HEM體系的漏斗黏度，塑性黏度和動切力相差不大，利于現場操作。

表1　HEM聚胺鉆井液性能

3　結論

（1）研制了一套深水用HEM聚胺鉆井液，實驗測試結果表明，該鉆井液具有較強的抑制性。

（2）HEM聚胺鉆井液在南中國海成功應用15口井，解決了深水鉆井低溫流變性差、氣體水合物危害、井壁失穩、漏失等技術難題，在整個作業過程中，沒有出現任何井下復雜情況，現場作業順利。

［1］羅健生，李自立，李懷科，等.HEM深水聚胺鉆井液體系的研究與應用［J］.鉆井液與完井液，2014，31（1）：20-23.

［2］李懷科，田榮劍，羅健生，等.一種定量評價鉆井液用胺類抑制劑的新方法［J］.鉆井液與完井液，2012，29（6）：51-53.

［3］劉曉棟，王宇賓，宋有勝，等. 活性泥頁巖快速鉆井鉆井液技術［J］.石油鉆采工藝，2011，33（2）：63-68.

（修改稿收到日期2014-12-31）

〔編輯張百靈〕

Practical application of HEM polyamine fluid for deepwater drilling in South China Sea

LUO Jiansheng, LI Zili, LIU Gang, LI Huaike, GUO Lei, GENG Tie
（Oilfield Chemical Division of COSL Oilfield Chemical Division, Sanhe 065201, China）

Deepwater drilling raises higher safety and environmental requirements on the drilling fluid. For example, the fluid must have strong inhibition performance and excellent lubricity. It should not produce gas hydrates easily and should have such characteristics as simple maintenance, easy operation, and improved drilling speed. To prevent clay swelling, polyamine inhibitors, low-molecular coating agent, anti-balling lubricant, and flow regulator are used to build a deepwater HEM polyamine fluid system with strong inhibition performance, and the hydrate software simulation is used to calculate the formula of inhibiting hydrate formation. HEM polyamine fluid has been successfully applied in 15 wells in the South China Sea and lays the foundation for the prevention of gas hydrate formation in deepwater drilling process.

deepwater; constant rheology; strong inhibitiong performance; HEM polyamine drilling fluid

TE254

A

1000 – 7393（2015） 01 – 0119 – 02

10.13639/j.odpt.2015.01.030

羅健生，1964年生。1999年畢業于中國石油大學（北京）油氣井工程專業，現主要從事鉆完井液及儲層保護研究工作，高級工程師，中國海洋石油總公司鉆完井液技術專家。電話：010-84522139。E-mail：luojs@cosl.com.cn。

2014-11-30）

引用格式：羅健生，李自立，劉剛，等. HEM聚胺深水鉆井液南中國海應用實踐［J］.石油鉆采工藝，2015，37（1）：119-120.