张涛 任松涛 梅明阳 康文泉

（中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江 524057）

海上高温高压井气田开发已进入规模化实施阶段[1]，南海西部高温高压地层表现为中孔低渗特点，储层敏感性强，尤以速敏、水敏和酸敏损害最强，储层温度150℃，地层压力系数1.73～1.82，且多含有酸性气体，部分区域高达90%以上。国内陆上高温高压井完井技术已经比较成熟，但是国内海上尚未进行过规模化的高温高压水平井完井作业，高温高压气田的开发存在巨大的挑战[2-3]。针对海上高温高压高密度完井液存在的技术难点，通过技术研究及现场实践，采用微锰加重甲酸加盐水，优化高密度完井液配方，形成了一套适用于海上高温高压低固相高密度完井液体系。现场作业效果表明，高密度完井液储层保护及沉降稳定性良好，有效解决了莺歌海盆地高温高压气田高密度完井液技术难题。

1 高密度完井液难题

1.1 高密度完井液材料种类单一，性能控制难度大。目前高密度无固相完井液加重材料有无机盐溴化锌/钙，但是溴化锌/钙盐水的腐蚀性极强。无固相完井液加重材料有有机盐甲酸铯盐水，甲酸铯盐水密度可达2.3g/cm3，但是成本极高。使用固相加重材料加重有机盐水，配置高密度完井液，这使得高密度完井液性能控制难度较大[4-6]。

1.2 高温高密度完井液与井下流体配伍性差。由于高密度完井液中可溶性盐近于饱和或过饱和状态，在与含固相流体等接触时会发生“晶核”快速生长与形成，发生“闪凝”（即快速稠化、胶凝化）风险极大。

2 高密度完井液优化

2.1 微锰加重材料

微锰颗粒密度可达4.8 g/cm3微锰颗粒扫描电镜显示为球形颗粒，这样使得微锰颗粒之间、微锰与液体分子之间的摩擦力变小，因而微锰高密度完井液的粘度较低。通过考察微锰颗粒的粒度分布，如图1 所示，结果显示微锰颗粒粒径可小到1 μm 左右，显著低于钻完井液常规加重材料的粒径，因而能更好的悬浮于钻井液体系中，不易沉降[7-8]。

图1 微锰颗粒扫描电镜及粒度分布图

2.2 固相含量

使用微锰加重盐水配置完井液方式，可显著降低高密度完井液的固相含量，国外一般采用微锰加重甲酸钾盐水配置高密度完井液，性能容易调控。如表1 所示，在相同完井液密度1.80g/cm3情况下，使用微锰加重1.30g/cm3甲酸钾盐水固相含量仅为14.40%，显著低于重晶石加重的水基泥浆的固相含量25.40%，这样可以显著降低高密度完井液的固相含量，更有利于实现储层保护。

表1 微锰与重晶石加重的完井液固相含量对比

2.3 酸溶性评价

微锰颗粒主要成分为四氧化三锰，四氧化三锰在酸溶液中可以溶解，若微锰完井液发生堵塞储层孔道，可通过酸化作业进行疏通。室内评价了微锰颗粒在不同酸溶液中的酸浸泡时间，结果如图2，由图2 可知，酸浓度越高，微锰颗粒的溶解速度越快，一般在10 分钟内就能发生溶解，有利于解除污染。

图2 微锰颗粒在不同酸浓度下的酸侵时间

2.4 性能优化

使用微锰加重甲酸钾盐水配置密度1.80g/cm3完井液，性能测试如表2 所示。根据实验结果，在200℃静置10～15 天后无沉降，经过高温热滚后，微锰加重甲酸钾盐水完井液的塑性粘度、切力正常，变化不大，性能稳定，经过测试计算微锰高密度完井液的沉降因子为0.512～0.538，可见微锰加重甲酸钾盐水完井液具有优异的抗温稳定性和沉降稳定性，尤其适用于高温高压井作为完井液。

表2 锰加重甲酸钾盐水完井液性能测试

2.5 储能保护性能

使用高温动态污染仪测试了锰矿粉高密度完井液的储层保护效果，实验温度为150℃，取得储层两颗天然岩心，使用密度为1.85 g/cm3微锰完井液污染岩心后，测试得到岩心渗透率恢复值分别为97.16%，96.80%。同时测试得到返排压力最高位为5psi，试验结果如图3 所示，因此锰矿粉高密度完井液具有较低的返排压力及优异的储层保护能力。

图3 微锰完井液解堵前后返排压力曲线图

3 现场应用

低固相微锰高密度完井液在东方B 气田13 口水平井得到成功应用，清喷产量与油藏配产结果如图4 所示现场应用的低固相高密度完井液最高密度达到1.95g/cm3，与油基钻井液配伍性好，无须动用连续油管，完井返排压力低，清喷产量整体超过配产要求的30%，可见低固相高密度微锰完井液具有良好的储层保护性能。

图4 东方B 气田清喷产量与油藏配产结果

为临时隔离高压储层，水平井中部完井管柱设计陶瓷破裂盘，由于高温导致重晶石沉降，破裂盘之上易形成较厚且致密的重晶石层，导致前期破裂盘经常打不开。东方B 气田完井在低固相高密度完井液下入中部隔离管柱，根据表3 部分水平井钢丝作业井斜井深统计结果，使用钢丝工具打开破裂盘顺利，没有一口井出现复杂情况，破裂盘所处井深最大达到4452m，井斜角最大为57°，可见低固相高密度完井液具有良好沉降稳定性。

表3 部分水平井钢丝作业井斜井深统计

4 结论

4.1 用微锰加重的抗高温高密度完井液流变性能、沉降稳定性能、酸溶性性能、储层环保性能均优于重晶石加重的高密度完井，可避免出现普通水基泥浆重晶石沉降严重的问题，有利于作业时效的提高。

4.2 微锰的球形结构很容易返排，就算不能及时返排，由于其具有酸溶性，后期酸化作业也可以解除微锰颗粒的污染。