海上耐高温封闭液体系性能评价与现场应用

◇中海石油（中国）有限公司湛江分公司 肖 平 韩 成

南海西部高温高压井目的层井段钻井液比重高、井下温度高，现有钻井液体系高温稳定性差、失水控制难、泥饼虚厚，电测期间易造成电测阻卡等复杂情况频发，严重影响了作业安全及时效。在现有钻井液体系基础上，通过室内试验，研发了新型抗高温封闭液。室内性能评价表明，相比现场常规钻井液，ENVIROTHERM NT封闭液更适用于目的层井段电测作业。封闭液成功在南海莺歌海盆地LD-X井进行了应用，高温稳定性强、降失水性良好、润滑性好，应用井段电测过程无阻卡发生，为类似海上高温高压井目的层电测作业提供了参考。

高温高压广泛分布于南海莺歌海盆地中央凹陷北部，其成藏条件、储层物性、天然气品质和产能均较优，是南海西部地区气田群的重要储备力量[1-3]。该区域高温高压井温度150 ℃～210 ℃，地层压力52 MPa～90 MPa，作业窗口不足0.2 g/cm3，目的层井段电缆测井作业极易发生阻卡等复杂情况，电测对钻井液的性能提出了非常高的要求[4]。

在现有钻井液体系基础上，通过室内试验，研发了新型抗高温ENVIROTHERM NT封闭液。与现场使用的常规钻井液进行性能对比，ENVIROTHERM NT封闭液在高温高压条件下稳定性更好。现场应用表明，ENVIROTHERM Nt封闭液能够解决以往常规钻井液电测过程中所遇到的问题。

1 主要问题与挑战

南海西部高温高压井地层压力系数1.80～2.20，设计钻井液密度高达2.30 g/cm3左右，井底温度最高达210 ℃，电测对钻井液的性能提出了非常高的要求。前期探井作业表明，目前的钻井液在电测期间存在以下问题：①井下高温条件下，钻井液容易发生高温失稳，前期探井钻井中使用钻井液存在不同程度的高温失稳，导致稠化严重或重晶石沉降；②高比重条件下钻井液体系固相含量高，失水量大容易造成泥饼虚厚，井眼缩径，同时由于大量自由水造成钻井液体系内部失稳稠化；③高固相含量造成润滑性能差，增加电测仪器起下摩阻。

2 室内性能评价

根据《GB/T 16783.1-2014 石油天然气工业 钻井液现场测试 第1部分 水基钻井液》，使用六速粘度计测定常规钻井液和ENVIROTHERM NT封闭液在不同转速下的读数，并计算表观粘度AV、塑性粘度PV、动切力YP、静切力和动塑比YP/PV。根据井底实际温度，在180 ℃条件下对钻井液进行老化处理，老化时间为16 h。

在现有钻井液体系基础上，通过室内试验，研发了新型抗高温封闭液[5-7]。现场使用的常规钻井液配方为2%M-I Gel+0.3% EMI-1045 +3% KCl+0.6%NaOH+0.1%Ca(OH)2+3% XP-20K +2% Resinex +2% Asphasol Supreme +2% ULTRAHIB+1%Lube 167+优质重晶石（ρ=1.9g/cm3），优化形成的ENVIROTHERM NT封闭液配方为2%M-I Gel+0.4% EMI-1045 +1% KCl+0.6%NaOH+0.1%Ca(OH)2+3% XP-20K+3% Resinex +3% SOLTEX +1% G SEAL F+2% Lube 167+优质重晶石（ρ=1.9g/cm3），对两种配方进行基本性能测试，测试结果如表1～表3所示。

表1 常规钻井液和ENVIROTHERM NT封闭液的基本性能

表2 常规钻井液和ENVIROTHERM NT封闭液的失水性能对比

表3 润滑性能参数对比

室内实验评价表明，通过对常规钻井液配方优化，ENVIROTHERM NT封闭液较常规钻井液配方提高了总体稳定性、失水性能以及润滑性能。在性能维护上，使用优质进口般土MI-GEL配浆，降低有害固相对性能的影响，提高抗高温聚合物CALOVIS FL浓度，使泥浆具有更强的高温稳定性和高温护胶能力，以利于长时间电测等作业，同时提高沥青和RESINEX的使用浓度，使钻井液能在井壁形成薄而韧的滤饼，降低电测仪器遇卡的风险，配合使用液体润滑剂LUBE167和进口固体润滑剂G SEAL F，提高泥浆的润滑性，降低电测仪器粘附的风险。

3 现场应用

LD-X井是我国南海莺歌海盆地一口典型的高温高压探井，井深4008米，井底温度182℃，井底压力系数高达1.82，高温高压目的层井段长600米，电缆测井作业期间对钻井液的稳定性要求高。电缆测井作业前，通过段塞的方式在裸眼段垫入25方ENVIROTHERM NT封闭液，以提高整个裸眼段在电测作业期间稳定性。ENVIROTHERM NT封闭液的现场应用配方为：2%MI Gel+0.4% EMI-1045+1% KCl+0.7%NaOH+0.15%Ca(OH)2+4% XP-20K+3% Resinex+3% SOLTEX+1% G SEAL F+2%Lube 167+优质重晶石（ρ=1.85g/cm3），封闭液现场实测性能见表4。

表4 现场应用的ENVIROTHERMNT封闭液性能

实践表明，ENVIROTHERM NT封闭液在LD-X井应用中高温稳定性良好，顺利完成四趟电缆测井作业，累计47.5小时，电缆测井过程中未发生阻卡，起下过程中摩阻小。通井作业后井底返出封闭液性能稳定（见表5），未发生失稳增稠等情况。

表5 通井返出ENVIROTHERMNT封闭液性能

4 结论

通过对常规钻井液配方优化，ENVIROTHERM NT封闭液较常规钻井液配方提高了总体稳定性、失水性能以及润滑性能，能够满足海上高温高压井电缆测井作业要求，有效保障了电缆测井顺利实施。