HEM聚胺深水鉆井液南中國(guó)海應(yīng)用實(shí)踐

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

HEM聚胺深水鉆井液南中國(guó)海應(yīng)用實(shí)踐

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

深水鉆井在安全和環(huán)保方面對(duì)鉆井液技術(shù)提出了更高的要求，如極強(qiáng)的抑制性，優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑性，不易形成氣體水合物，維護(hù)簡(jiǎn)單、操作方便、提高鉆速等。為預(yù)防黏土膨脹，利用聚胺抑制劑、低分子包被劑、防泥包潤(rùn)滑劑及流型調(diào)節(jié)劑等材料，構(gòu)建了一套強(qiáng)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(jì)算了抑制水合物生成的配方。HEM聚胺鉆井液在南中國(guó)海成功應(yīng)用15口井，對(duì)深水鉆井過程中預(yù)防氣體水合物的形成奠定了基礎(chǔ)。

深水；恒流變；強(qiáng)抑制性；HEM聚胺鉆井液

深水鉆井特有的大尺寸長(zhǎng)段隔水管，造成了鉆井液用量大，運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，對(duì)鉆井液攜帶能力是很大的考驗(yàn)。為應(yīng)對(duì)以上挑戰(zhàn)，筆者研究了一套強(qiáng)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(shù)

為了實(shí)現(xiàn)水基鉆井液“強(qiáng)抑制性”技術(shù)要求，研制了一種具有pH值緩沖作用的聚胺強(qiáng)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(rùn)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(dòng)篩，不跑漿［2-3］。利用上述3種材料為主劑，配合流型調(diào)節(jié)劑、降濾失劑及NaCl等材料構(gòu)建了一套HEM聚胺鉆井液體系，其基礎(chǔ)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(cè)定了加聚胺前、后夏子街土結(jié)構(gòu)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(tài)，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(tài)。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(jié)構(gòu)發(fā)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(jìn)入黏土片層，從而達(dá)到很好的抑制作用。

1.2鉆井液抑制性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

利用滾動(dòng)回收率和巖心強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)分別評(píng)價(jià)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(qiáng)度的變化情況［7-8］。滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)使用的巖屑為HOLEPLUG，而巖心強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)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(cè)定其強(qiáng)度，再將其與浸泡前巖心強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)價(jià)鉆井液浸泡前后巖石強(qiáng)度的變化。測(cè)試結(jié)果可知，HOLEPLUG巖屑在海水中的滾動(dòng)回收率最低，只有4.5 %，無論是一次滾動(dòng)回收率、二次滾動(dòng)回收率還是耐久滾動(dòng)回收率，HEM鉆井液體系均高于國(guó)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(qiáng)度均有所降低，但其在HEM鉆井液體系中強(qiáng)度降低相對(duì)要小，這進(jìn)一步說明HEM鉆井液抑制性強(qiáng)。

圖1　夏子街土電鏡掃描照片

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2011年5月至2014年10月，HEM聚胺鉆井液在南中國(guó)海A、B、C等油田成功應(yīng)用15口井，最深作業(yè)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?guī)r漏失、窄壓力窗口等技術(shù)難題。在鉆井過程中，鉆井液抑制性好，潤(rùn)滑性強(qiáng)，起下鉆順利，電測(cè)成功，井徑規(guī)則，下套管一次到位，沒有出現(xiàn)任何井下復(fù)雜情況。以下主要介紹深水HEM聚胺鉆井液體系的應(yīng)用情況。

2.1現(xiàn)場(chǎng)鉆井液關(guān)鍵控制技術(shù)

（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(xiàn)象發(fā)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(dá)到抑制水合物的目的，另一方面起到調(diào)節(jié)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(rùn)滑劑PFHLUB；（5）對(duì)于裂縫性地層及礁灰?guī)r地層，應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)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(xiàn)場(chǎng)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(yīng)用過程中，體系的流變性穩(wěn)定，同時(shí)，不同密度下，HEM體系的漏斗黏度，塑性黏度和動(dòng)切力相差不大，利于現(xiàn)場(chǎng)操作。

表1　HEM聚胺鉆井液性能

3　結(jié)論

（1）研制了一套深水用HEM聚胺鉆井液，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，該鉆井液具有較強(qiáng)的抑制性。

（2）HEM聚胺鉆井液在南中國(guó)海成功應(yīng)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(wěn)、漏失等技術(shù)難題，在整個(gè)作業(yè)過程中，沒有出現(xiàn)任何井下復(fù)雜情況，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)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(yīng)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(píng)價(jià)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(shù)［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(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣井工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事鉆完井液及儲(chǔ)層保護(hù)研究工作，高級(jí)工程師，中國(guó)海洋石油總公司鉆完井液技術(shù)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(guó)海應(yīng)用實(shí)踐［J］.石油鉆采工藝，2015，37（1）：119-120.