低固相高密度完井液在東方B 氣田完井中的應用

張濤 任松濤 梅明陽 康文泉

（中海油能源發展股份有限公司工程技術湛江分公司，廣東 湛江 524057）

海上高溫高壓井氣田開發已進入規?；瘜嵤╇A段[1]，南海西部高溫高壓地層表現為中孔低滲特點，儲層敏感性強，尤以速敏、水敏和酸敏損害最強，儲層溫度150℃，地層壓力系數1.73～1.82，且多含有酸性氣體，部分區域高達90%以上。國內陸上高溫高壓井完井技術已經比較成熟，但是國內海上尚未進行過規模化的高溫高壓水平井完井作業，高溫高壓氣田的開發存在巨大的挑戰[2-3]。針對海上高溫高壓高密度完井液存在的技術難點，通過技術研究及現場實踐，采用微錳加重甲酸加鹽水，優化高密度完井液配方，形成了一套適用于海上高溫高壓低固相高密度完井液體系?，F場作業效果表明，高密度完井液儲層保護及沉降穩定性良好，有效解決了鶯歌海盆地高溫高壓氣田高密度完井液技術難題。

1 高密度完井液難題

1.1 高密度完井液材料種類單一，性能控制難度大。目前高密度無固相完井液加重材料有無機鹽溴化鋅/鈣，但是溴化鋅/鈣鹽水的腐蝕性極強。無固相完井液加重材料有有機鹽甲酸銫鹽水，甲酸銫鹽水密度可達2.3g/cm3，但是成本極高。使用固相加重材料加重有機鹽水，配置高密度完井液，這使得高密度完井液性能控制難度較大[4-6]。

1.2 高溫高密度完井液與井下流體配伍性差。由于高密度完井液中可溶性鹽近于飽和或過飽和狀態，在與含固相流體等接觸時會發生“晶核”快速生長與形成，發生“閃凝”（即快速稠化、膠凝化）風險極大。

2 高密度完井液優化

2.1 微錳加重材料

微錳顆粒密度可達4.8 g/cm3微錳顆粒掃描電鏡顯示為球形顆粒，這樣使得微錳顆粒之間、微錳與液體分子之間的摩擦力變小，因而微錳高密度完井液的粘度較低。通過考察微錳顆粒的粒度分布，如圖1 所示，結果顯示微錳顆粒粒徑可小到1 μm 左右，顯著低于鉆完井液常規加重材料的粒徑，因而能更好的懸浮于鉆井液體系中，不易沉降[7-8]。

圖1 微錳顆粒掃描電鏡及粒度分布圖

2.2 固相含量

使用微錳加重鹽水配置完井液方式，可顯著降低高密度完井液的固相含量，國外一般采用微錳加重甲酸鉀鹽水配置高密度完井液，性能容易調控。如表1 所示，在相同完井液密度1.80g/cm3情況下，使用微錳加重1.30g/cm3甲酸鉀鹽水固相含量僅為14.40%，顯著低于重晶石加重的水基泥漿的固相含量25.40%，這樣可以顯著降低高密度完井液的固相含量，更有利于實現儲層保護。

表1 微錳與重晶石加重的完井液固相含量對比

2.3 酸溶性評價

微錳顆粒主要成分為四氧化三錳，四氧化三錳在酸溶液中可以溶解，若微錳完井液發生堵塞儲層孔道，可通過酸化作業進行疏通。室內評價了微錳顆粒在不同酸溶液中的酸浸泡時間，結果如圖2，由圖2 可知，酸濃度越高，微錳顆粒的溶解速度越快，一般在10 分鐘內就能發生溶解，有利于解除污染。

圖2 微錳顆粒在不同酸濃度下的酸侵時間

2.4 性能優化

使用微錳加重甲酸鉀鹽水配置密度1.80g/cm3完井液，性能測試如表2 所示。根據實驗結果，在200℃靜置10～15 天后無沉降，經過高溫熱滾后，微錳加重甲酸鉀鹽水完井液的塑性粘度、切力正常，變化不大，性能穩定，經過測試計算微錳高密度完井液的沉降因子為0.512～0.538，可見微錳加重甲酸鉀鹽水完井液具有優異的抗溫穩定性和沉降穩定性，尤其適用于高溫高壓井作為完井液。

表2 錳加重甲酸鉀鹽水完井液性能測試

2.5 儲能保護性能

使用高溫動態污染儀測試了錳礦粉高密度完井液的儲層保護效果，實驗溫度為150℃，取得儲層兩顆天然巖心，使用密度為1.85 g/cm3微錳完井液污染巖心后，測試得到巖心滲透率恢復值分別為97.16%，96.80%。同時測試得到返排壓力最高位為5psi，試驗結果如圖3 所示，因此錳礦粉高密度完井液具有較低的返排壓力及優異的儲層保護能力。

圖3 微錳完井液解堵前后返排壓力曲線圖

3 現場應用

低固相微錳高密度完井液在東方B 氣田13 口水平井得到成功應用，清噴產量與油藏配產結果如圖4 所示現場應用的低固相高密度完井液最高密度達到1.95g/cm3，與油基鉆井液配伍性好，無須動用連續油管，完井返排壓力低，清噴產量整體超過配產要求的30%，可見低固相高密度微錳完井液具有良好的儲層保護性能。

圖4 東方B 氣田清噴產量與油藏配產結果

為臨時隔離高壓儲層，水平井中部完井管柱設計陶瓷破裂盤，由于高溫導致重晶石沉降，破裂盤之上易形成較厚且致密的重晶石層，導致前期破裂盤經常打不開。東方B 氣田完井在低固相高密度完井液下入中部隔離管柱，根據表3 部分水平井鋼絲作業井斜井深統計結果，使用鋼絲工具打開破裂盤順利，沒有一口井出現復雜情況，破裂盤所處井深最大達到4452m，井斜角最大為57°，可見低固相高密度完井液具有良好沉降穩定性。

表3 部分水平井鋼絲作業井斜井深統計

4 結論

4.1 用微錳加重的抗高溫高密度完井液流變性能、沉降穩定性能、酸溶性性能、儲層環保性能均優于重晶石加重的高密度完井，可避免出現普通水基泥漿重晶石沉降嚴重的問題，有利于作業時效的提高。

4.2 微錳的球形結構很容易返排，就算不能及時返排，由于其具有酸溶性，后期酸化作業也可以解除微錳顆粒的污染。