新型耐高温高性能水基钻井液VeraTherm

1.面临的技术挑战

随着深层油气藏钻井作业的增多,业内对水基钻井液提出了更高的要求,需要其能够承受井下的高温环境。甲酸盐和一些热稳定剂常用于提高常规聚合物钻井液体系的热稳定性。但当井温超过150℃时这种方法的持久性便会大幅降低,需要经常性的大量补充助剂才能维持较好的抗温稳定性。

2技术概况

斯伦贝谢旗下M-I SWACO公司的VeraTherm高温水基钻井液,在150℃以上具有长期的稳定性和低剪切流变性,可确保井眼清洁和岩屑悬浮,综合性能优于甲酸盐钻井液和传统的合成聚合物钻井液体系。此外,这种钻井液兼容大多数的完井液体系。在井场即可配备这种钻井液,增加了作业的灵活性。

该钻井液适用于高温水基环境,包括钻井、测井、下筛管、深水作业、连续油管(CT)钻井作业以及堵漏剂或屏蔽暂堵剂。该水基钻井液可承受204℃的高温,随着时间推移无需进行任何处理,也不会导致性能降低,并且能够在无循环的情况下进行多次测井作业,从而避免了起下钻。在高温作业中,每省去一趟钻,就可节约大约一天的钻机时间。它与常见的钻井液添加剂兼容,例如页岩抑制剂、缓蚀剂和硫化氢清除剂。

3体系组成及性能

VeraTherm钻井液体系的主要成分及功能如表1所示。VeraVis支化聚合物是VeraTherm钻井液的主要成分,具有流变性与失水抑制双重功能。即使在超过150℃的高温下,它也能提供优异的流变性、降滤失性和长期抗温稳定性。VeraVis处理剂与常规线性聚合物处理剂不同,其独特的支化特性使其具有与传统生物聚合物(如黄原胶与淀粉)类似的流变学性质,但抗温稳定性又显著提升。

1 VeraTherm钻井液体系成分及功能介绍

新型耐高温高性能水基钻井液VeraTherm

许多常规水基钻井液都含有黏土,这会在较高温度下引发胶凝问题。VeraTherm钻井液是无粘土体系,因此在不同温度与密度下都不会发生胶凝问题。该体系具有优异的钻井液性能,包括低剪切流变性好、低泵压、优异的滤失控制、摩阻系数低、页岩抑制性强等。最重要的是,在高温下,它可维持较长时间的稳定性,优于甲酸盐体系及常规合成聚合物体系(图1)。

新型耐高温高性能水基钻井液VeraTherm

 

1 VeraTherm钻井液体系与其他体系沉降稳定性对比

4现场应用效果

中东一家油气公司寻求一种耐高温、稳定性好的水基钻井液用于高温探井。邻井资料显示,普遍存在重晶石沉降、测井失败、严重漏失等风险。预计在灰岩地层会发生漏失,因此,价格昂贵的油基钻井液不适合该井施工。这口井的8.5寸与6.25寸井段为潜在油藏。面临的挑战包括:钻遇活性高的泥岩段,并且需要在165℃与190℃的井底静态温度下额外进行7天的电测作业,同时还需维持最小的沉降系数。M-I SWACO研究人员针对性的进行了VeraTherm钻井液配方定制并室内测试了配方在165℃与190℃下的稳定性。在超过7天的时间里,该钻井液保持了稳定的流变性,不同井段两种配方的沉降系数均低于0.52。利用该钻井液体系,钻进期间没有发生卡钻、井壁失稳等事故。190℃下7天的电测作业中,该钻井液的流变性与失水性基本维持不变,展现了优异的长期抗温稳定性。

5结论

高温深井钻探需要具有优异热稳定性的钻井液,以在较长时间内保持较好的流变性和滤失控制。使用常规合成聚合物体系进行作业,往往需要不断补充大量合成聚合物处理剂才能维持这些特性。但是,VeraTherm钻井液仅包含主要的VeraVis添加剂以及少量配套处理剂即可拥有长期的热稳定性,能够广泛应用于不同的作业环境,凭借其物美价廉的特点,可替代其他水基或合成基高温钻井液。

(宣扬 编译)

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