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無鋅 無固相 高密度!超深水完井液新選擇(下)

超深水完井難度大?TETRA帶來全新高密度、無鋅、無固相完井液(下)

超深水完井難度極高,對完井液的要求也非??量?。常規超深水完井液對環境和作業人員都存在潛在傷害。為此,TETRA公司推出了新型高密度、不含鋅、無固相的完井液體系,下面簡單介紹該技術。

來自 | TETRA Technologies
編譯 | 張德凱

上期石油圈主要帶來了“無鋅 無固相 高密度!超深水完井液新選擇(上)”,其中主要介紹了HDNZ產品特性及研發過程中的熱穩定性、配伍性和腐蝕性試驗等,本期石油圈將繼續帶來相關內容,主要涉及HDNZ產品研發過程中的儲層損害測試、溫度壓力的影響、環保性評價以及現場應用的一系列評價。

HDNZ產品研發過程測試

儲層損害測試

在油藏的滲透率回歸測試中,HDNZ的參照對象為具有相同密度的常規CaBr2/ZnBr2溶液。

測試對象為滲透率和礦物組成相同的巖心,在真空狀態下,巖心吸附待測溶液至飽和,之后在1500psi壓力下加熱至265℉,巖心中的液體會逐漸流出,直至達到滲透率穩定狀態。再向測試巖心內注入10倍體積的待測溶液,穩定60分鐘,重復之前的升溫過程,使巖心重新達到滲透率穩定狀態。

測試結果與預期基本相同,CaBr2/ZnBr2溶液僅能恢復41%的滲透率,而HDNZ的恢復率達到60%,HDNZ的表現遠遠超過常規的完井液體系。

溫度壓力對HDNZ的影響

與所有純凈鹵化物溶液相同,HDNZ溶液的密度隨溫度、壓力的變化而變化。由于HDNZ的配比和處理及劑組成比較特別,那些適用于常規完井液熱膨脹、壓縮系數的API 13J2標準并不適用于HDNZ體系。TETRA針對HDNZ的井下密度變化建立了多個應用模型,實際測試證明這些模型的準確性極高,與現場應用數據高度相符。

環保性評價

研發人員需要測試HDNZ的環保特性,以判斷其是否符合墨西哥灣和北海的環境標準。測試目的是驗證HDNZ是否符合墨西哥灣第6區塊EPA NPDES標準中的油脂含量要求,測試方法采用Static Sheen標準中的EPA Method 1617和Oil and Grease標準中的EPA Method 1664A方法。

Method 1617方法測試結果顯示HDNZ沒有在水面形成大量彩色油膜,Method 1664A方法顯示HDNZ的油脂含量低于5mg/L,說明HDNZ符合NPDES標準以及NPDES第四部分對于產出水中油脂含量的要求。同時,測試還證實HDNZ不含Clean Water Act第307章、40 CFR 401.1標準中提到的污染物質,完全滿足EPA NPDES 第6部分對于環境污染物質的要求。

根據EPA-821-R-02-014方法進行毒性測試,時長7天,測試對象為HDNZ和密度為14.1lb/gal的CaBr2溶液。結果顯示,兩種體系的毒性并沒有明顯差異。此外,HDNZ還通過了北海環境評級的最高應用標準。

現場測試

在2015年2~10月間研發人員分別在墨西哥灣的兩口井中進行了HDNZ的應用測試。該區域的平均水深超過7000ft,泥漿溫度約為40℉,井底溫度(BHT)約為265℉,地層壓力21000psi。

密度變化情況

通過添加CaBr2,HDNZ體系的表面密度保持在14.5lb/gal左右,最高值為15.1lb/gal。由于體系的鹵化物含量較高,所以吸濕現象比較嚴重,測試過程中需要頻繁添加加重材料。

測試結果表明,HDNZ體系的井下密度與預期相符,保持在14.49lb/gal的理想狀態。

結晶溫度影響

在整個測試過程中,HDNZ的結晶溫度(TCT和PCT)非常穩定,與預期相符。在壓力15000psi情況下,HDNZ體系能夠始終保持PCT為30℉、TCT在6~9℉之間的狀態,因而可以降低作業過程中的維保費用。

配伍性

在現場測試中,HDNZ表現出了極好的配伍性,沒有發現與地層流體不兼容的問題。當HDNZ與地層流體接觸時,僅有少量NaCl析出,只需要常規的過濾操作即可,對整個作業沒有影響。

HDNZ與鉆井液體系的配伍性與常規的CaBr2體系一致,同時有效驅替作用也對HDNZ的配伍性起到了優化作用,現場測試所用驅替體系與常規驅替體系類似。

與控制管線的配伍性測試結果表明,在相同條件下,HDNZ的配伍性與常規的CaBr2體系基本相同。

最后,HDNZ與橡膠、熱塑性物質的配伍性良好,沒有出現相關問題。在長達175天的測試中,HDNZ都表現出了極強的適應性。

腐蝕性

在BHT為250℉、265℉時,HDNZ引起Q125、13Cr、15Cr材料的結垢、腐蝕、應力斷裂腐蝕(SCC)等問題。

熱穩定性

在BHT為265℉及高溫射孔作業中,HDNZ都沒有分解,熱穩定性較好。

可用性

可用性,即包括常規完井液添加劑在HDNZ體系中的實用性及其臨界性質的考察。在現場測試中,測試人員對HDNZ體系的多個參數進行了監測,包括過濾、驅替體系、攜屑、濾失、粘度和摩阻等。

HDNZ體系的粘度和摩擦性質與設計標準非常吻合,使用中非常穩定。驅替體系的聚合物體系、完井液濾失控制以及粘度、攜屑等參數均符合現場測試產量、生產時間、熱穩定性和可用性標準。在測試中,HDNZ作為驅替體系的一部分使用,且表現良好,沒有發現與其它組分的配伍性問題,所有測試結果均滿足測試要求。

測試中還使用了高流量、高處理能力的過濾體系,其中流率、固體停留時間和過濾效果均達到預期要求。過濾過程對HDNZ體系的工作特性沒有造成影響,也沒有影響HDNZ中吸油物質的性質。

環境因素

HDNZ是一種環境友好體系,滿足所有HSE要求,完全符合墨西哥灣(GOM)的環保法規要求。

現場測試總結

現場測試過程中,發現了幾點非常重要的注意事項。HDNZ體系非常穩定,可在工作支持船上儲存6周以上,而密度等性質不會發生變化。在泵送過程中,首先泵送20000ft的HDNZ到井口,然后再泵輸7000ft通過立管,整個過程密度沒有變化,結晶溫度沒有受到影響。在整個測試過程中,HDNZ的工作溫度、壓力變化很大,但是其性質沒有受到影響。

在所有測試條件下,HDNZ體系滿足所有結晶溫度要求,其中包括溫度在40℉以下、壓力在14000psi以上的BOP測試。

結論

實驗室測試結果顯示,新型高密度、無鋅、無固相顆粒完井液HDNZ能夠滿足超深水作業的完井液密度要求(14.5~15.4lb/gal),相對于常規鹵化物、甲酸鹽完井液體系,HDNZ作業性能更強。

HDNZ的現場應用測試證明了實驗室測試結果,HDNZ是一種非常穩定、耐用的完井液,完全可以代替常規完井液體系使用。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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