油气井固井多棱石英砂冲洗液的研制与现场应用

在油气井固井过程中,常规冲洗液存在难以有效清洗井壁上滤饼的问题,尤其是油基钻井液会在井壁形成含油滤饼、在套管壁会附着油膜,严重影响了固井质量。为此,基于加强冲洗液物理冲刷作用的理念,优选了具有尖锐棱角、形状不规则的多棱石英砂颗粒及悬浮剂,配制了多棱石英砂冲洗液。室内试验发现,该冲洗液具有稳定性好,与水泥浆、钻井液相容性好的特点,且冲洗效率比常规冲洗液高10～30百分点。多棱石英砂冲洗液在胜利油田4口井进行了成功应用,固井质量均有明显的提高。研究应用结果表明,多棱石英砂冲洗液能够有效清除井壁滤饼、油膜及岩屑,改善固井二界面胶结环境,从而提高固井质量,满足大型压裂对水泥环胶结质量的要求。      

延长油田延页平1井固井技术

为了确保延长油田延页平1井固井施工顺利及固井质量,通过静态地层承压试验、优化通并钻具结构、选用四级清油型冲洗隔离液技术,并采用特制的冲洗效果评价装置进行评价,优选固井水泥浆体系等固井技术措施,有效解决了该井固井漏失、套管安全下入及居中困难、井壁油膜清除困难和水平段固井质量难以保证等难题,最终使该井固井顺利,固井质量达到优质。该井页岩气固井技术方案的成功实施,为今后在该油田页岩气井固井提供了很好的借鉴作用。     

陆相页岩气水平井固井技术——以延长石油延安国家级陆相页岩气示范区为例

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的上三叠统延长组及下二叠统山西组具有良好的页岩气成藏条件,陕西延长石油(集团)有限责任公司采用水平井分段压裂技术对该区页岩气进行开发。针对水平井固井过程中存在的油基钻井液清洗困难、长水平段套管难以居中、固井过程中易发生漏失、水平井及分段压裂对水泥环要求高、长封固段固井附件易失效等技术难题,开展了相关技术研究,获得了解决上述问题的技术措施:1在该示范区通过采用清油型前置液多级冲洗工艺,有效地冲洗界面残留油膜,提高油基钻井液冲洗效率;2新研制的水平井专用扶正器能有效降低管柱下入摩擦阻力,保证套管的居中度;3通过提高地层承压能力、优化浆柱结构实现平衡压力固井;4优选韧性材料提高水泥环的耐冲击能力,较好地满足了页岩气水平井分段压裂工艺对水泥石性能的要求;5研制的高性能固井附件,保证了长封固段水平井施工安全。所获成果已在该示范区的4口页岩气水平井中进行了应用,固井一次成功率达100%,固井质量优良率达100%,取得了良好的固井效果。     

矿渣MTC固井技术在临盘地区的应用

自1996年3月矿渣MTC固井技术在夏70－斜02井技术套管固井中第一次现场试验以来,在临盘地区应用矿渣MTC固井技术完成了12口井的技术套管固井,7口井的油层段以上的油层套管固井及24口井油层段的油层套管固井,固井质量均为优,在2口井水平井中前导浆采用MTC浆,矿渣MTC浆封固段的第一界面和第二界面的胶结质量均明显优于普通水泥封固段,矿渣MTC固井质量综合评价为优。     

顺北二叠系低压易漏井固井质量影响因素探讨

顺北油田二叠系地层孔隙裂缝发育,漏失压力低,完钻井固井漏失率为82%,井口反挤补救固井54.5%,导致固井质量不理想;为此,以该区域已施工井为参考依据,分别以地层承压能力识别方法、套管居中度评价方法、冲洗液紊流冲洗效果评价及井筒浆体匹配性计算为研究对象,系统分析了区域固井质量的内因。研究成果表明,二叠系地层漏失压力为62~67 MPa;在井径扩大率小于10%、井斜角低于0.3°时,扶正器间距可为55 m,而井眼质量较差时建议间距为22 m;前置液黏度偏高、隔离液与领浆性能参数不匹配导致前置液滞留井内,以及水泥浆提前返出井口,固井质量不理想。该研究成果为低压易漏地层漏失压降计算、扶正器安放间距设计及井筒浆体性能优化提供了系统研究的新思路,为解决该类固井难题提供了关键技术措施。      

大港板南储气库白6 库1 井尾管固井技术

储气库井白6 库1 井尾管固井存在地层承压能力低、封固段长、井径不规则及井筒承载着交变应力及温度变化等难题。设计通过采取承压堵漏、优化浆柱结构实现平衡压力固井，并引入DRE 膨胀韧性水泥浆体系。优化浆柱结构措施有，降低冲洗隔离液密度（低于钻井液密度），增加冲洗隔离液用量（占环空高度800 m）；采用双凝水泥浆体系。高效冲洗隔离液使用开发出的兼有疏水性官能团和亲水性官能团的油基钻井液冲洗液DRY-100L 作主剂，并使用棱形加重材料DRW-2S，加强了对二界面的冲击力。DRE 水泥浆具有良好的综合性能，2 d、7 d 抗压强度分别大于16、28 MPa，弹性模量小于6.0 GPa/7 d，韧性改造使其具有“高强度低弹性模量”特性，为该配套技术的推广应用奠定基础，为固井质量的提高提供技术保障。现场固井结果表明，通过采用该膨胀韧性水泥浆进行平衡压力固井，施工顺利，固井质量优质。      

油基钻井液用冲洗液BCS-020L研制及应用

油基钻井液完钻井井壁及套管壁上附着的油浆、油膜会影响固井界面的胶结性能。为了改善水泥环与环空界面的亲合性,提高界面胶结强度,研发了BCS-020L冲洗液体系。实验结果表明,BCS-020L冲洗液与钻井液、隔离液均有较好的相容性,对井壁和套管壁上附着的油基钻井液具有良好的冲洗效果,冲洗效率达到80%以上;对环空界面具有良好的润湿改性作用,可以有效促进水泥环与环空界面的胶结。该冲洗液体系在玉门油田柳平1井取得成功应用,固井质量优良。     

吐哈油田神泉地区盐膏层固井技术

吐哈油田神泉地区地层岩性差异大，含多段盐膏层，易溶解、水化膨胀，造成井径不规则或形成“糖葫芦”“大肚子”井眼，给固井带来很大的困难。针对以上固井难点，通过室内研究，形成了一套抗盐、防窜且综合性能好的水泥浆体系，该水泥浆采用饱和盐水配浆，失水量也能控制在50 mL 以内，水泥石膨胀率可达18.6% ；研制了一种现场配制方便、适用性强的先导浆相容剂，解决了该地区钻井液与水泥浆相容性差的问题，提高了顶替效率；该套固井液体系配合应用三密三凝水泥浆体系，紊流、塞流复合顶替等工艺措施，解决了神泉地区盐膏层固井技术难题，在神泉、胜南、葡北等区块进行了33 井次的现场应用，固井质量合格率为100%。      

固井冲洗液冲洗效率评价方法

针对目前固井冲洗效率评价方法在实验重复性、测试准确性等方面存在的不足，研制了一种新的冲洗效率评价的装置及实验方法。利用牛顿流体在2 个同轴圆筒之间的环形区域内剪切速率分布规律，通过改变装置中杯体直径、转子转速，使冲洗液对杯体内壁的冲洗剪切速率与现场的冲洗剪切速率相等，测量冲洗前后杯体内壁所挂钻井液的变化量，从而计算得到冲洗效率。利用该方法对在用的3 种冲洗液的冲洗效率进行了评价，依据评价结果优选了冲洗液类型，并优化了冲洗液用量。实验结果表明:该方法能够模拟固井施工中冲洗液对井壁的冲洗剪切速率及冲洗时间，在相同实验中冲洗效率结果的变化率控制在5% 以内，具有较高的重复性，可以作为冲洗效率对比评价的一种方法。     

JMR聚醚润滑剂的研制与应用

介绍了JMR聚醚润滑剂的合成方法、各种性能评价方法和评价结果，评价内容包括荧光、润滑性、抑制性和对钻井液性能的影响；给出了在江汉油田的应用卖例。研究结果表明，该润滑剂荧光级别低于3级，对钻井液流变性无影响。在淡水聚合物钻井液中加量为2％时，润滑系数降低68％以上；在15％的盐水聚合物钻井液中加量为2％时，润滑系数降低50％以上，同时该润滑剂对基浆具有一定的降滤失作用，对钻屑具有一定的抑制作用。10多井次的现场应用结果表明，该润滑剂具有较好的润滑效果，有利于提高机械钻速。     

固井用润湿反转剂的研究与应用

注水泥前将黏附在环空界面上的油基钻井液和油膜清除,并将井筒内油基钻井液与隔离液的混合液转变成水润湿体系,是提高固井质量的关键因素,为此笔者研发了针对油基钻井液用润湿反转剂PC-W31S和PC-W25L,其加量范围为:PC-W31S为0.5%~1.0%（占水的质量百分数）、PC-W25L为5%~10%（占水的质量百分数）,并探讨了其作用机理;重点研究了该润湿反转剂对隔离液水润湿能力的影响,2者相互促进,复配使用。评价结果表明,以PC-W31S和PC-W25L为主剂的隔离液占混合液（油基钻井液与隔离液）的体积分数不大于50%,可使混合液从油连续相完全转变为水连续相;该隔离液冲洗黏有油基钻井液的转子,冲洗效率达80%以上,冲洗后的界面为水润湿;且与油基钻井液、水泥浆的流变相容性良好,对水泥浆稠化时间和抗压强度的影响均在可控范围内。该产品在LD8-1-7井成功应用,并中标东南亚某固井项目。      

两种评价钻井液对固井质量影响的实验方法

钻井液对固井质量的影响是多方面、多因素的。为了考察钻井液对固井质量的综合影响，在室内确定了以端面胶结和侧面胶结为基础的2种实验方案。经过检测，2种实验方案具有很好的可操作性和可靠性，并在此基础上建立了较为完善的实验评价方法，可用于评价钻井液对固井质量的影响或者检测前置液对滤饼的冲洗情况及前置液对二界面胶结质量的影响。     

高效双分散剂F-2的研制与应用

为解决固井替浆过程中钻井液和水泥浆接触后混合浆体流变性变差的问题,采用氧化-还原引发共聚反应,合成了一种高效双分散剂F-2。根据行业标准对其性能进行了评价,结果表明:聚合物钻井液和常用水泥浆加入双分散剂F-2后,其流变性能得到改善;常用水泥浆加入双分散剂F-2有助于提高水泥石强度;加入双分散剂F-2的常用水泥浆与聚合物钻井液按不同比例混合后,其流变性能没有出现明显的突变;双分散剂F-2的最优加量为0.5%。双分散剂F-2在胜利油田2口非常规水平井固井中进行了试验,在水泥浆顶替钻井液的过程中,没有出现由于钻井液与水泥浆相混流变性变差的问题,整个固井施工过程顺利,其中1口井的第一界面胶结质量优质率高达95%,第二界面胶结强度中等以上,而未应用双分散剂F-2的邻井第一、二界面胶结质量仅为合格。双分散剂F-2不仅能对水泥浆和钻井液起到良好的分散效果,也为固井替浆过程中出现的浆体增黏、变稠问题提供了新的解决途径。      

RC型冲洗液性能的室内研究

井壁存在的泥饼直接影响固井质量,减少泥饼的量能提高界面胶结强度.通过综合应用物理冲刷和化学冲洗作用,优选出一种RC型冲洗液.性能评价结果表明,硼酸比醋酸更有利于提高冲洗液的冲洗效率,其适宜加量为7％;该冲洗液流变性良好,对基浆、三磺和聚合物钻井液的冲洗效率均在80％以上,使界面胶结强度提高30％以上.此外,通过电镜分析,对冲洗机理和界面胶结强度提高的原因进行了微观分析.     

有效提高页岩气井固井质量的泥饼固化防窜固井技术

X2井是湖北某盆地的一口重点页岩气评价井。为解决该区域存在的φ139.7 mm生产套管固井前钻井井漏严重、井径极其不规则、固井质量难以保证后续储层体积压裂作业等问题,在室内评价实验的基础上,决定使用泥饼固化(MCS,Mud Cake Solidification)防窜固井技术。该项技术的机理是把泥饼固化剂放在先导水泥浆之前注入,通过其与井壁泥饼接触并进行一系列化学反应,形成的胶凝物质对泥饼中的各物质进行填充和黏接,相互胶结形成致密的固结体,进而实现固井二界面泥饼固化。X2井的现场应用效果表明:声波一变密度测井(CBL/VDL)解释结果第一界面固井质量胶结好的占91.4%,胶结中等的占8.3%,胶结差的占0.3%;第二界面固井质量胶结好的占29.4%,胶结中等的占70.6%,胶结差的占比为0,综合评价为优质,较邻井(X1井)固井质量大幅度提高;X2井经初步压裂,测试获得页岩气产量900 m~3/d。充分说明了MCS技术不但可显著提高复杂井界面胶结质量和层间封隔效果,满足页岩气体积压裂的需要,而且还能避免因顶替效率低、界面胶结质量差而导致的测井质量差和潜伏的环空气窜问题。     

高承压堵漏技术在海上储气库南堡1-29气库平1井中的应用

冀东油田海上储气库先导试验井南堡1-29气库平1井三开完钻后，为了避免固井施工中发生漏失，先后采用常规复合法、合金粒子法多次堵漏无效，施工周期达21天，造成大量材料与人力损失。该文从地质特征分析井漏原因、前期堵漏技术的优缺点，决定采用高承压堵漏技术，并在现场实施了高承压堵漏浆配置、泵替、挤注、验漏全过程，仅施工一次就实现承压目标，并在固井过程中未发生漏失，生产套管固井质量合格，超过了储气库固井质量要求。该文详细介绍了高承压堵漏技术在水平井南堡1-29气库平1井的现场应用情况，该井一次堵漏成功率100%，一次性达到固井设计承压要求，具有较好推广应用前景。     

基于油基钻井液下固井前置液的研究及应用

随着勘探开发的需要,油基钻井液钻井逐步增多,但钻井后井壁存在含油泥饼、套管壁上黏附有油基钻井液,影响固井质量。开发了适合油基钻井液的清油冲洗剂QY-1和清油隔离液GLY-1。QY-1可有效清洗油膜,冲洗率达95%以上。清油隔离液GLY-1密度在1.00~2.20 g/cm3之间可调,悬浮稳定性好,具有良好的抑制能力,与油基钻井液、水泥浆配伍性良好。形成了高密度前置液的多级配制工艺,保证了现场前置液性能与室内实验一致。同时建立了四级冲洗顶替工艺技术,提高了顶替效率,进一步提高固井胶结质量。现场应用5口井,固井质量优良。     

镶嵌屏蔽钻井液滤饼对固井二界面胶结质量的影响与提高措施

固井质量的好坏是决定后期开采作业能否顺利进行的关键,钻井过程中形成的滤饼会影响固井二界面的胶结质量,因此通过固井二界面胶结强度的评价方法,分析镶嵌屏蔽钻井液滤饼对固井二界面胶结质量的影响,结合SEM和EDS进一步说明钻井液形成的虚滤饼因为其疏松的凝胶状态导致固井二界面质量降低。针对以上问题,选用脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、脂肪酸山梨醇酐聚氧乙烯醚60（T60）、聚氧乙烯烷基酚醚（OP）3种渗透剂对镶嵌屏蔽钻井液滤饼进行冲洗,实验结果表明,AEO对镶嵌屏蔽钻井液滤饼的冲洗效果最好,滤饼通过AEO冲洗后,固井二界面胶结强度增大33.34%～166.67%,提高了固井二界面的胶结质量。      

油包水钻井液耐高温冲洗液YJC-1的研究与应用

冲洗液YJC-1主要由有机溶剂、表面活性剂和螯合剂组成,具有对油包水钻井液强力渗透、增溶、乳化和螯合的复合效果,能在短时间内迅速有效地将附着在井壁、套管壁上的油浆、油膜洗净,冲洗率达100%,使井壁和套管壁从"油湿"变成"水湿"状态,有利于水泥石的界面胶结,即冲洗后界面胶结强度有所增加.通过应用螯合剂,很好地解决了冲洗液与油包水钻井液的相容性问题,提高了冲洗液的耐温性能(耐温高达200℃).现场应用了4口井,固井质量优质,表明冲洗液YJC-1提高了油包水钻井液完钻井的固井质量.     

固井前置液冲洗效率评价方法——改进的旋转黏度计法

冲洗效率是评价固井前置液性能的关键指标，直接影响着前置液优选、用量与排量设计，进而影响固井质量。为了克服评价前置液冲洗效率的传统旋转黏度计法存在的结果误差大、重复性差等方面的不足，改进了转筒结构和残留钻井液质量确定方法，实验分析了改进措施的有效性和适用性，并利用改进后的评价方法对Y井区页岩气水平井固井前置液洗油剂类型进行了优选，优化了前置液冲洗时间。研究结果表明：①改进后的方法避免了转筒内壁无法被有效冲洗与转筒上残留冲洗液或清水的影响，大幅度提高了实验结果的准确性和可重复性，多次平行实验结果的标准偏差均在3%以内；②准确性和可重复性的提高，使得不同实验条件下的实验结果具有可对比性；③对Y井区页岩气水平井固井而言，S80洗油剂具有最高的冲洗效率，前置液用量按照冲洗时间8～10 min时设计具有较高的冲洗效率和经济性。结论认为，改进后的旋转黏度计法能够准确评价前置液冲洗效率，可以为前置液优选和应用工艺参数优化提供依据。