厄瓜多尔Tambococha油田岩屑回注技术分析与应用

蒋振伟，李宝军，张建斌

(1低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 2川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院)

岩屑回注(Cuttings Re-Injection，简称CRI)是一项起源于上世纪80年代的应用地下灌注方法处理钻井废弃物的技术，将岩屑从固控设备传输到处理设备内，通过研磨、剪切和筛选，使岩屑的粒度满足回注要求，通过高压回注泵将岩屑颗粒注入到地层内，通常岩屑回注速度可达25 t/h[1]。岩屑回注最早是在美国阿拉斯加的普拉德霍湾油田首次应用并取得成功[2]，英国石油公司首次进行了套管环空回注试验并取得技术突破，岩屑回注技术2002年在国内的蓬莱19-3油田首次应用并取得成功[3]，国内第一套自主研发的岩屑回注成套设备于2008年由烟台杰瑞石油科技公司制造成功，随后又研制了环空回注装置和微米级岩屑回注研磨造浆设备，并在海上油田得到了成功应用[4-5]。

经过30多年的发展和完善，岩屑回注已成为一项国际公认安全环保的钻井废弃物处理技术。与其它钻井废弃物处理技术相比，岩屑回注技术最显著的优点是实现钻井废弃物的零排放，符合日趋严格的环境保护要求，并且在许多情况下处理成本相对较低，在世界范围内的油气田，尤其是在环境保护区和浅海作业区得到广泛的应用。进行岩屑回注作业的关键是设备、施工技术和风险控制[6]。

一、Tambococha油田概况及岩屑回注技术的选择

Tambococha油田位于厄瓜多尔亚马逊热带雨林腹地，处于亚苏尼国家自然保护区内，东部毗邻秘鲁边界，是著名的“ITT”项目的重要组成部分，已探明石油地质储量约8.5×108t，可采石油储量达到2.2×108t，油藏埋藏深度1 500～1 600 m之间，原油API值为12～16。2018年1月该油田的第一口井TMBD-00XD井(岩屑回注井)开钻，截止同年9月已完井并投产24口井，其中水平井11口，日产原油6 000 t，其中TMBA-017H井日产达806 t，打破了厄瓜多尔单井日产量记录，预计2020年原油产量将达到日产2.7×104t。

Tambococha油田所处位置偏远，距离最近的Coca市约150 km，无陆路交通，人员、物资往来均依靠Napo河水运，驳船来回一趟需24 h，受水位影响，对载重量有严格限制。Tambococha油田所在地被誉为“地球之肺”，环保要求极为苛刻，岩屑及废弃钻井液拉到外地处理，不但费用高、周期长，沿途陆运、水运会带来极高的环境风险。岩屑回注技术可以规避上述风险，实现“零排放”的目标，是开发类似于Tambococha油田这样高环境敏感地区的最佳选择[7]。

二、岩屑回注技术难点及施工风险

岩屑回注是一套复杂的系统性工作，需要对岩屑进行深加工处理及选择合理的回注顺序、回注参数等，如操作不慎可能带来难以弥补的严重后果，主要体现在以下几个方面：

1. 回注量大

Tambococha油田地层可钻性好，平均建井周期约为14 d，一开、二开大尺寸井眼长度较长，产生的岩屑量大；根据钻井需要，一开、二开及完钻后收集的废弃钻井液需要回注处理，废弃钻井液量大；该油田所有服务商人员均长期驻井，单个井队常驻人数超130人，产生的生活废水量大，需要回注处理；单口回注井服务该油田多部钻机同时作业，日回注量成倍数增加。

2. 回注时间长

该油田是处于早期开发阶段，需要钻的新井数量较多，回注井只有TMBD-00XD一口，在满足当前回注量要求的前提下，如何延长该井的可回注时间，是制定回注参数和技术指标的重要考虑因素。

3. 井下风险

回注层和主产层Napo-M1层虽有页岩层隔离，但考虑到地层的延续性，需要控制好回注压力，避免对产层损害；需要在尾管段较高的固井质量，避免回注岩屑窜入产层，同时也需要控制好回注压力，降低风险。

4. 地面风险

岩屑回注需要对岩屑进行加工处理，需要的设备、车辆较多，岩屑收集和输送系统存在堵塞风险，回注泵至井口为高压区域等，总之，地面风险不容小视。

三、岩屑回注井基本参数

TMBD-00XD井是厄瓜多尔Tambococha油田完钻的第一口井，为“S”型三开井身结构，井深1 816.6 m，最大井斜14.5°，承担着该区块全部钻屑和废弃钻井液的回注任务。井身结构数据见表1。

回注层位选择Napo-T层，该层位在垂深1 645.6～1 705.7 m之间，厚度为60.1 m，岩性为渗透率较高、孔隙度较大的砂岩，同时该层位砂岩有足够的水平延伸，满足可注入体积大、长期可回注性强等回注要求。同时，Napo-T层位于主产层Napo-M1之下，储层和回注层之间有厚度为45 m的页岩层，页岩层渗透率低，作为产层和回注层之间的隔离层，可阻止回注浆体上窜侵入，保护产层。

表1 TMBD-00XD井身结构数据

TMBD-00XD采用射孔方式完井，射孔后下入油管和分隔器，把油管和尾管之间的环空分隔，岩屑等由油管泵入进入回注层。TMBD-00XD岩屑回注示意图见图1。

图1 岩屑回注示意图

四、岩屑回注工艺流程

Tambococha油田目前有2部钻机在进行钻井作业，通过运输车辆和管线把岩屑和废液收集到TMBD-00XD井的回注现场，进行回注作业，主要流程如下，见图2。

(1)将钻井过程中产生钻屑、废弃钻井液、废水、生活污水等收集至钻屑回注地罐中。

(2)通过抽汲泵将地罐中的钻屑、污水等输送至剪切罐。

(3)通过离心泵将浆体从剪切罐输送至分散罐，浆体在分散罐中进行初步的加料搅拌处理，使钻屑进一步分散，使浆体具有一定的悬浮能力。

(4)通过离心泵将浆体从分散罐输送至振动分选筛，经研磨机研磨后的岩屑落入循环罐，循环罐中的浆体通过离心泵返回振动分选筛再进行循环，直至浆体中的岩屑颗粒大小分布符合要求。

(5)将循环罐中的浆体通过离心泵转入配浆罐，加入聚合物及其他材料，使浆体参数达到回注要求，并在现场试验室进行化验分析。

(6)浆体通过低压泵、管汇，经过过滤器输送至高压回注泵组，通过高压回注管线注入到TMBD-00XD井中。

图2 岩屑回注工艺流程图

五、回注浆体参数设计

岩屑回注关键部分是回注浆体的设计，首先要与地层孔隙度匹配，不会引起堵塞造成压力升高，回注量下降，在回注浆悬浮液内分布均匀；其次要考虑设备处理能力及处理成本。参照其它区块回注情况，结合Tambococha油田回注层的特点，回注浆体参数设计如下：岩屑尺寸小于300 μm；漏斗黏度60～100 s；密度1.1～1.3 g/cm3；固相含量≤20%；水含量≥80%；pH值7～10。

以2018年10月12日回注浆取样测试结果为例，该样品中值粒径D50为138.08 μm，累计粒度分布数D90为218.77 μm。

六、回注作业施工

在岩屑回注浆液准备完毕后，进行回注管线试压，试压至35 MPa，稳压1 min。试压合格后，开始回注作业，依次泵入冲洗液、隔离液、岩屑回注浆、隔离液和冲洗液，最后关井，等待压力自然下降，恢复后进行下一次回注作业。

以2018年10月12日TMBD-00XD井回注施工情况为例，介绍岩屑回注施工的具体操作。首先泵入清水冲洗管线，最高压力11.6 MPa，接着泵入稠浆，然后开始回注岩屑浆液共378 m3，约8.5 h，最高压力12.9 MPa，随后泵入稠浆和隔离液，本次回注共注入浆液近486 m3，关井8 h后，压力降至2.5 MPa，见图3。

图3 2018年10月12日TMBD-00XD井岩屑回注作业曲线

截止目前已累计向该井注入浆液近1.1×105m3，回注压力保持稳定，证明该井回注性能良好。Tambococha油田已陆续投产30口井，从采油过程中未见回注浆对油层的损害现象，证明回注层与产层隔离完好。后续还有较大的钻井工作量，该井的回注工作还将继续。

七、结论与建议

(1)岩屑回注技术在Tambococha油田成功应用，解决了钻井现场的废液和钻屑的排放难题，在热带雨林高敏感地区实现了 “零排放”，有效保护了当地自然环境，产生了巨大的经济效益和社会效益。

(2)介绍了回注井的井身结构、回注工艺流程、回注浆参数和回注工艺。根据当地的地层特点，严格控制回注颗粒粒度，保证了回注作业的连续性，没有出现压力过快升高的现象，Tambococha油田Napo-T砂岩层在同回注排量下回注压力一直保持稳定，上覆页岩较好地完成了隔离任务。

(3)岩屑回注在国内同样具有广阔应用前景，为此国内相关人员应从技术和设备上进行深入研究和完善，在国内高环境敏感地区积极推广应用。