低密度水包油鉆井液在渤中28-1S油田的應用

劉鵬，張啟龍，李進，袁毅章，周小通

1.中海石油（中國）有限公司天津分公司（天津 300459）

2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司（天津 300459）

渤中28-1S區塊位于渤海西部海域東西展布的渤南低凸起中斷，屬古潛山油氣田，古潛山儲層為裂縫-孔隙型雙重介質儲層，儲集空間以溶蝕孔、晶間孔及構造縫為主。潛山地層壓力虧空，壓力系數低，常見的鉆井工藝和鉆井液技術在該區塊容易發生井漏、溢流等復雜情況[1～3]，造成油氣層傷害，不利于儲層保護，給潛山油氣藏的安全高效鉆井帶來了極大的困難。對此，通過室內研究形成了具有良好的穩定性和流變性，抗高溫能力、防塌能力、可重復回收利用特點的低密度水包油鉆井液配方，并在渤中28-1S 油田潛山地層進行了現場應用，取得較好的效果，未來值得在海上低壓、易漏潛山油氣藏擴大試驗。

1 體系配方與性能評價

1.1 基本配方

通過增黏劑、降濾失劑、乳化劑等處理劑實驗優選，形成了具有良好的乳化穩定性和流變性，濾失量低的低密度水包油鉆井液配方：（淡水∶氣制油=58～61∶39～42）+0.3%NaOH+4%主乳PF-HWZR+2%輔乳PF-HWFR+1%降濾失劑PF-HWFL+1.5%提切劑PF-HVF+0.4%～0.8%流型調節劑PF-HTV-8。

1.2 主要性能評價

根據欠平衡鉆井技術[4-8]要求，配制油水比4:6的低密度水包油鉆井液，評價了低密度水包油鉆井液穩定性、抗污染性、頁巖回收率等實驗。

1.2.1 穩定性評價

將配制好的鉆井液分別在90 ℃、150 ℃下滾動16 h后靜置下來觀察，實驗結果見表1。

表1 低密度水包油鉆井液穩定性評價

從表1 中實驗結果來看，低密度水包油鉆井液體系具有較好的乳化穩定性，在不同實驗條件下均未發生明顯的析油分層現象，說明該配方能滿足抗150 ℃高溫條件下的作業要求。

1.2.2 防塌抑制能力評價

以渤中28-1油田的粒徑1.7～3.35 mm的巖心進行鉆井液頁巖回收率實驗，結果見表2。

表2 低密度水包油鉆井液抑制性

由表2 可知，低密度水包油鉆井液抑制性能良好，防塌能力強。

1.2.3 抗污染性評價

通過在低密度水包油鉆井液中加入鉆屑粉、海水和原油，評價其熱滾前后鉆井液性能變化，評價實驗結果見表3。

從表3 中可以看出，低密度水包油鉆井液抗鉆屑、海水及原油污染能力強，在鉆屑、海水及原油的影響下，鉆井液體系的流變性、濾失量變化均不大，體系穩定性良好，能滿足各種污染條件下的現場應用要求。

表3 低密度水包油鉆井液抗污染性評價

2 現場應用

渤中28-1S區塊太古界潛山地層上部巖性主要為褐灰色灰質泥巖，下部為灰質砂巖、砂礫巖及混合花崗巖組成，儲層非均質性強，潛山油氣層埋深在3 000～3 400 m，預測地層壓力系數0.81～0.88，儲層溫度均在135.6～146.7 ℃。為了進一步開發渤中28-1S油田潛山油氣藏，決定在該區塊實施2口調整井X1 井和X4 井，以提高油田總體開發效益。針對該地層井深、井底溫度高、地質構造復雜、地層壓力虧空、裂縫發育且易漏失等問題[9-12]，X1 井和X4 井分別在井段3 567～3 798 m、3 445～3 889 m成功應用低密度水包油鉆井液體系，配合壓力控制鉆井工藝成功實現了潛山儲層段中安全高效鉆井。

2.1 現場鉆井液配制與維護

1）根據池子容積和4∶6 的油水比計算，泥漿池中先加入適量淡水，然后加入0.3%燒堿、0.2%純堿，充分攪拌均勻；繼續加入1.5%PF-HVF 提切劑，充分攪拌循環20 min。

2）按照配漿量比例，緩慢地加入適量氣制油，同時開啟混合泵、攪拌器，最大程度地使氣制油與水相均勻充分混合。

3）先加入2%PF-HWFR 輔乳化劑，后加入4%PF-HWZR 主乳化劑，適當延長混合時間保證使其充分乳化，最后加入1%PF-HWFL降濾失劑。

4）攪拌循環均勻后，測泥漿的流變性、失水、密度，如性能達標則配制完成，如性能與標準性能有較大差距，則加入0.4%PF-HTV-8 流型調節劑，充分循環攪拌至性能達到標準后，低密度水包油鉆井液配制完成。

5）下鉆過程中采用海水打通，每下鉆200 m 打通一次，每下鉆1 000 m，頂替出井筒內的鉆井液。

6）下鉆至井底，采用海水鉆水泥塞和套管附件，鉆入新地層前5 m，替入提前配制好的低密度水包油鉆井液；頂替低密度水包油鉆井液時，使用PFXC-H 替換PF-HTV-8 配制10 m3稠塞作為隔離液，避免低密度水包油鉆井液和海水互混。

7）現場采用少量多次的方式向循環鉆井液中按設計配方比例加入輔乳化劑、主乳化劑、增黏劑和燒堿，維持鉆井液性能，維持pH值9～10。

8）加強固控以維持體系密度穩定，現場篩布140目與210目復配使用，開啟全程除砂、除泥器，離心機清除固相，保持鉆井液清潔。

9）需降低鉆井液密度時，加入基油和乳化劑，需加重時使用石灰石加重。

10）體系長時間靜止后，適當向循環鉆井液中加入0.2%的除氧劑OSY和0.3%的殺菌劑ZKS-1，以利于低密度水包油鉆井液的重復使用。

2.2 現場應用情況

2.2.1 基礎數據

X1 井、X4 井分別在Φ152.4 mm 和Φ215.9 mm的井眼采用低密度水包油鉆井液配合壓力控制鉆井工藝鉆潛山目的層。兩口井應用的基礎數據見表4。

2.2.2 鉆井施工情況

X1 井先使用海水鉆水泥塞及套管附件至井深3 567 m 后，替入密度為0.94 g/cm3的低密度水包油鉆井液，充分循環后繼續鉆水泥塞及套管附件至井深3 570 m，控制排量為950～1 000 L/min，慢慢開泵，防止井內壓力激動壓漏地層。鉆進過程中不溢不漏，順利鉆進至完鉆井深3 798 m，鉆井液密度為0.93 g/cm3。完鉆后轉入X4 井Φ215.9 mm 井眼作業，采用回收X1 井剩余的低密度水包油鉆井液，利用固控設備處理后，地面調整鉆井液密度達0.94 g/cm3后開鉆，排量1 900～2 000 L/min，同時配制低密度水包油鉆井液新漿進行維護，安全順利鉆至3 889 m 完鉆。現場使用低密度水包油鉆井液各項性能參數穩定，見表5。

表4 X1井和X4井應用基礎數據

表5 現場應用低密度水包油鉆井液性能參數

2.2.3 投產效果

通過使用低密度水包油鉆井液，并配合壓力控制鉆井技術成功克服了渤中28-1S油田太古界潛山井段深、地層溫度高、鉆遇地質條件復雜、地層漏失嚴重等因素，確保了2口井的鉆進過程安全順利，保證了對潛山油氣層的有效開發，返排投產時2 口井平均油氣產量超過配產的30%，防漏和油氣層保護效果顯著。

3 結論及建議

1）研制的低密度水包油鉆井液配方所需鉆井液材料種類較少，配制及維護簡單方便。

2）低密度水包油鉆井液具有固相含量低、抗高溫性能強、可重復利用等特點，體系綜合性能穩定，配合壓力控制鉆井工藝對潛山地層的防漏失和儲層保護效果起到非常顯著的作用。

3）建議水包油鉆井液使用時現場應配備相應的固控設備，加強固相控制。振動篩在篩布140 目的情況下能滿足2 000 L/min的處理量，離心機須配備足夠處理能力。

4）海上作業結束后現場會有大量的低密度水包油鉆井液，其適用的密度范圍較小，不適合于其他層位的鉆井作業，需要全部回收存儲或處理，建議研制高效的反乳化劑，直接從鉆井液中回收油相，從而降低其回收處理成本。