logo
专注油气领域
与独立思考者同行

抗高温高压钻井液 解决海上超深井难题

92

马来半岛近海区域成功钻出第一口高温高压超深气井。经过全面的规划,利用先进的钻井液技术,研制出了具有高度热稳定性的钻井液。该钻井液的最大密度为18psi/加仑,在455°F高温下仍具热稳定性。这对于减少循环、缩短钻井时间以及降低钻井液处理成本等有着极其重要的作用。

尽管井下条件十分恶劣,运营团队还是克服了钻井液设计与控制方面的挑战,在马来半岛近海区域成功钻出第一口高温高压超深气井。该井井底温度(BHT)高达488°F,达到了东南亚有史以来的最高温度。经过全面规划并利用先进的钻井液技术,目前已研究出了具有高度热稳定性的钻井液。为这种高温环境设计、筹划、应用这种热稳定型钻井液,有助于减少循环、调节并缩短钻井时间,并能够降低钻井液的处理成本。

简介

由于井下条件复杂,高压高温下的钻探工艺涉及到了工程专业技术、井眼分布设计以及如何实现高温高压钻探技术。在高压高温工程技术中,具备热稳定性的钻井液体系是高压高温钻井作业成功的关键因素之一。经过流体工程设计与大量测试研究发现,超高压高温钻井液密度最高可为18psi/加仑,在455°F下仍具备热稳定性。这口超高压高温气井的成功钻探为运营商在钻井液设计、筹划和管理上树立了新的标杆。这些做出的努力强调了高温钻井液技术的重要性,因为其成本更低、操作时间更短。

该井的钻探背景与目标

该井是运营商在马来盆地南部钻探的第一口超高温高压超深气井。这是一口直井,其中水深251英尺,总深14380英尺,井底压力14282 psi,井底最高静态温度(BHST)488°F。该井钻探目的是对M组砂岩的潜在烃含量进行评估,其压力和温度分别大于14000 psi和450°F。

超高压高温钻井液的配置

钻井液理想性能的关键目标包括与钻井液相关的零非生产时间(NPT)、热稳定性、流变性稳定、静态或循环条件下无重晶石沉降的高密度流体、在循环温度下井底钻井液不存在过高当量循环密度(ECD )、井眼中高压高温流体的损失量位于可允许范围内。石油圈原创www.oilsns.com

钻井液主要性能

耐温超过450°F的超高压/高温钻井液。实验室测试结果显示,超高压高温钻井液密度可高达18 psi /加仑,并在455°F下进行了稳定性测试。实验结果显示,在96小时的静态老化实验过程中没有出现重晶石沉降现象,并且流体的流变性也都符合规格要求。在钻井过程中,实际的孔隙压力比预期值更高,这就必须提高泥浆密度,即提高为19.1psi/加仑(而不是18psi/加仑)。超高温地层的起始段由密度为17.8psi/加仑的合成基泥浆(SBM)进行钻进。

10-(2)

上图显示了用于超高压/高温地层的钻井液特性。钻井工人在钻进超高压/高温地层时先选用密度为17.8psi/加仑的钻井液,后逐步增加钻井液密度,在最深处钻井液密度达到最大值19.1psi/加仑。每次增加钻井流体密度后都会对其进行一次小规模试验。钻井液工程师通过小规模试验确定适当的钻井液密度后会在重泥浆舱制备新鲜的预混合钻井液,并伴随钻进过程慢慢转移至钻井液循环系统中,以此来保持钻井液的低流变性,控制其比重。基油可用来维持钻井液的油/水比。一般情况下,基础配方在加入重晶石后只需要进行简单的配方调整,表明了本钻井液体系的普遍适用性。

在电缆测井过程中,停止钻进时可能会出现重晶石沉降现象,因此经营者要求在每5根钻杆处检验一次泥浆比重。整个过程中注入的泥浆与循环出的泥浆之间不存在密度差。同时,流体数据也显示特定泥浆比重下泥浆密度也没有变化。证据显示,整个钻井过程中没有发生重晶石沉降,并且即使是在井底或录井过程中钻井液在井底温度488°F下静止5天的情况下,19.1psi/加仑的钻井液也没有发生重晶石沉降现象。

除此之外,还比较分析了在地面条件下(150°F,大气压力)18.1psi/加仑的钻井液性能。该钻井液性能参数是在录井过程中钻进停止的情况下收集的。

该区间内的井底静止温度预测值为340-455°F。根据井下的审查结果显示,整个井眼中的电缆测井的运行没有任何问题。电缆测井完成后,操作者将钻井液回返至地面,其性能仍保持良好。结果表明,静置4天过程中该流体的流变性未发生任何改变。温度和压力是影响泥浆流变性的主要因素。地面上测得的泥浆特性并不总是与井下测试结果完全一致,因为井底处流体是处于高井筒温度与高压力环境中。由于经营者担心较低的Φ6读数可能导致重晶石的沉降,因此,他们将密度为18.1psi/加仑的钻井液样品送回实验室,进行高压高温条件下的流变性评估以及沉降实验。

72

实验室测试结果表明,经过2天与4天的静置,其沉降指数分别为0.532和0.538。结合之前的观察结果,在4天录井过程钻进停止时,虽然井场测得的钻井液Φ6读数偏低,但却没有发生重晶石沉降现象。该沉降实验结果正好证实了这一观察结果。这一结论表明,表面性能仅可为方案提供指导作用。

为了确定18.1psi/加仑钻井液样品的在高压高温下的流变性能,用84-486°F的温度以及15-14675 Psi的压力来模拟井底条件。石油圈原创www.oilsns.com

现场钻井液在高温高压下的性能不仅是评价和优选钻井液方案的重要依据,也是运营商在钻井上取胜的一大法宝。高压/高温粘度测试结果证实,在井筒条件下该钻井液呈现热稳定性,其塑料粘度(PV)、动切力(YP)以及屈服应力等特性可达到期望值。同时,颗粒尺寸分析表明,现场样品中不存在胶体颗粒桥联(在钻井操作过程中)现象。每日钻井液报告也显示,体系中低重力固体(LGS)的含量少于5%。

现场高密度钻井液(18.7,18.9和19.1psi/加仑)表现出的流变性与密度为18.1psi/加仑的钻井液的性质相似,在地面测量时也显示出良好的流变性能(塑料粘度高,动切力高,而Φ6却很低),但当井底温度和压力升高时也能够达到标准。石油圈原创www.oilsns.com

与钻井液有关的非生产时间为零

钻机成本是海上高压/高温操作的主要运营成本。海上钻井平台每天的费用高达100万美元,其取决于钻机类型、钻机能力以及钻井位置。缩短与钻井液有关的非生产时间是钻井作业的一个重要目标,因此运营商在热稳定性好且密度高的钻井液配方上做了大量的研究工作。现场数据也验证了该先进钻井液的优势所在。极端温度下钻井液的稳定性大大简化了为保证其最佳流变性和LGS含量所需的努力。这些因素使等效静密度和当量循环密度更易得到控制,从而减少了钻井液漏失或地层水力压裂的可能性。此外,钻井液具有稳定的流变性,录井过程中在488°F的井底静态温度条件下没有出现重晶石沉降现象。从流体性能角度分析,缩短钻井液的循环时间是十分必要的。此外,流体设计有利于最大限度地降低了钻井液的处理成本。

节约成本

这是东南亚第一口钻至488°F极高井底温度下的勘探气井。结合运营商的观察,评估了本次钻探所节省的成本,并与马来西亚其它高温高压井的钻进流程进行了比较。最后的分析结果表明,钻进超高压高温地层的实际钻井液成本比建议成本要高出约19%。这些附加成本主要是由于新型钻井液密度比预设钻井液的密度高,并且为了保持理想的流变特性,新型钻井液还需加入基油。现场良好的超高温高压钻井液性能展示了运营商和服务公司之间在极端温度与压力下钻井液的设计、筹划与管理等方面所呈现出的良好协作能力。深层天然气井的成功钻井作业为超高温高压领域创下了新纪录,同时也是东南亚地区的新纪录。

英文原文请点击 (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章: