专业化固控措施对水基泥浆工艺质量的贡献
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摘要：根据惠州油田群其中的25-3/1油田钻井作业用的固控设备振动筛筛布选择策略，对其筛布消耗量与水基泥浆消耗和泥浆费用进行了分析。结果表明，引入专业化的固控服务，可以使振动筛筛布每米消耗降低24%左右，单井每米水基泥浆消耗降低37%左右，单井每米水基泥浆成本降低30%左右。
关键词：海上油气田； 专业化固控； 水基钻井泥浆； 筛布及泥浆消耗；泥浆成本
中图分类号：P641.4+62 文献标识码：A 文章编号：
惠州油田群位于中国南海珠江口盆地，主要生产设施包括8座油气生产平台（惠州21-1A和惠州21-1B，惠州26-1，惠州32-2，惠州32-3，惠州19-2，惠州19-3，惠州25-3），2个水下井口（惠州32-5，惠州26-1N）以及一个浮式生产储油装置南海发现号（FPSO）。
图1 惠州油田群生产设施布置示意图 图2 珠江口盆地勘探形势图
惠州油田群CACT作业者集团在前期钻井作业阶段，固控设备的应用处于一个相对松散的管理状态，没有专业的固控设计及固控工程师提供现场服务；直到2008年初起，才开始在惠州25-4油田开发项目初步优化固控策略；到2010年下半年起，对惠州25-3/1油田开发井及惠州油田调整及侧钻井进一步进行固控设备专业化运行。此项优化措施不仅加强了固控客户化设计，也配备了专业的固控服务工程师提供现场服务。提高了固控设备使用效率，建立了筛布消耗使用的数据库；在保持泥浆性能稳定条件下，不仅降低了振动筛筛布消耗，也降低了泥浆日常维护费用，从而降低了泥浆成本，提高了泥浆工艺质量。
本文以水基泥浆为例，通过对近几年惠州25-3/1 油田开发井的振动筛筛布选择及筛布消耗量和泥浆消耗率及泥浆费用的对比，来描述固控设备的优化使用对改善水基泥浆工艺质量的贡献。
一．惠州油田地层特点
CACT作业者集团是由中海油（CNOOC）、美国CHEVRON、意大利ENI三家石油公司组成的一家中外合资企业，旗下的惠州油田群有南海东部海域16/08和16/19区块两个合作区。惠州25-3/1油田作为惠州油田群其中的一个油田，位于南海东部海域16/19合作区，距香港东南部约160公里处，平均水深107.3米，是一个近几年才开发的新油田。
CACT惠州油田所钻遇地层基本特点为： 泥岩，泥砂混层，砂岩和少量灰岩夹层，等等。地层温度梯度16/08区块在3.8-4.1 ºC/100米， 16/19 区块在 3.2 ºC/100米；地层压力梯度16/08区块在 0.43 C 0.438psi/ft, 16/19区块在0.43-0.437psi/ft.
了解和掌握相关地层岩性，温度及压力梯度特点对我们后期在开发及侧钻井作业中选择适合泥浆体系及性能提供设计依据。
二．惠州25-3/1油田固控及泥浆循环系统设备状况
惠州25-3/1油田的固控设备及泥浆泵状况为：
固控系统：开始一套 “Horizontal scroll discharge decanter” 离心机，后来升级为2台西部石油 LW355 离心机，滚筒转速0-3400转/分钟；三台Derrick3000 振动筛，一台Derrick2000振动筛，最大流量可达900GPM， 一台Derrick除砂器一台Derrick除泥器
两套F-1600和一套F-1300泥浆泵，压力等级为5000PSI，额定排量为529 GPM @120 SPM @ 6”缸套；2631桶泥浆池容量包含640桶活动池，1800桶储备池，128桶沉砂池，和63桶计量罐。
三．目标井井身基本设计及泥浆体系选择
根据惠州25-3/1地层特点，目的井的井身轨迹设计及相关钻机设备配套，要求泥浆性能在具备良好剪切稀释流变性能的基础上，应有好的水化抑制性能及失水控制，选择合适的水基泥浆基本可以满足钻井工程作业要求。同时泥浆抗污染能力的强弱对泥浆维护成本有很大影响，也是泥浆设计中重视的因素之一。
KCL/New-Drill/PHPA水基泥浆体系主要是由高分子量的部分水解聚丙烯酰胺复配而成的一种低固相不分散泥浆体系；PHPA作为一种保护胶体，担负着页岩抑制，钻屑絮凝和井壁稳定作用；通过对页岩特定位置的结合，NEW-DRILL 可抑制地层固相分散到泥浆体系中。
同时由于惠州油田群位于南海珠江口盆地，属于海洋石油钻井，根据中华人民共和国国家标准，编号为GB 4914-2008 [1]关于对“海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值”的环保要求，此泥浆体系具备国家海洋局南海分局海南环字（2009）565号[2]和(2011)195号[3] “关于New-Drill水基钻井泥浆在南海区油田钻井作业中使用的批复”的SOA证书，允许在南海地区海洋石油开发中应用。
表1惠州25-3/1开发井的基本设计
惠州25-3/1油田目标井裸眼段设计除5号井最长为3048米外，其他井均在2500米以内，温度和压力为正常温度和压力梯度。
综合以上信息，我们设计了KCL/New-Drill/PHPA水基泥浆体系以满足目标井钻井作业要求。
惠州25-3/1开发井泥浆性能参数基本设计为：泥浆密度9.2 C 10.6磅/加仑，流变参数@ 120°F：塑性粘度(厘伯) 15-25，屈服值（磅/100 平方英尺） 25-35, 6转读数 8-11,API 失水(毫升) < 5, 低固相含量LGS% < 6, 氯根含量(毫克/升)20K-30K, 亚甲基蓝含量MBT (磅/桶)
如以下表2所示，钻井作业期间泥浆性能基本维持在可容忍范围内。
表2惠州25-3/1油田开发井用New-Drill/PHPA泥浆主要性能实际控制状况
四．振动筛筛布及泥浆消耗对比
到目前为止，惠州25-3/1油田共开发9口井。在项目开发初期，钻井作业现场惠州油田并没有专业的固控工程师管理固控设备的运转，并配合泥浆工程师共同完成泥浆作业，而是由非专业的工人管理，振动筛筛布的选择也没有经过专业的固控设计，所以筛布选择策略并没有很强的逻辑性和科学性，因而当筛布尺寸选择不合适时振动筛跑浆现象时有发生，加上筛布破损补损不及时或没有修补，筛布消耗量较大并且大部分井也无确切用量统计数据；离心机运转也无专业人员及时调整，使得泥浆性能日常调整维护成本一直在相对较高水平上；针对这一现状，自2010年下半年开始，我们对项目最后三口井#7,8,9井实施了固控工艺优化改进。
首先，从管理上加强专业岗位设置和人员配备，在钻井作业前根据惠州目的油田固控设备及目的井的泥浆设计，完成客户化的固控设计，同时现场专业固控工程师在钻井作业期间，随时配合泥浆服务及时调整固控设备运转；
其次，从技术上强化振动筛筛布设计及使用管理，以获得更好的固控效率清除泥浆中钻屑，及时更换破损筛布，避免漏浆，并修补破损筛布，回收再利用以降低筛布使用成本；根据泥浆性能特点及钻机设备能力，调整振动筛筛布使用策略，并及时调整离心机使用效率，从而有效地降低泥浆中有害固相含量，进而降低了泥浆日常维护成本；建立并完善振动筛筛布消耗数据库；在确保钻井工程安全进行的条件下，有效地降低了泥浆性能维护的难度和成本。也最大限度地减少了对海洋的排放。