WYL型高密度冲洗液评价及微观分析

在原有多功能冲洗液配方的基础上,通过优选加重材料与活性材料,研制出针对油基泥浆的WYL型高密度冲洗液。考察了该冲洗液对油基泥浆的冲洗效果、相容性以及对界面胶结强度的影响,并通过X射线衍射和电镜扫描进行了微观分析。实验结果表明,WYL型冲洗液与油基钻井液相容性好,泥饼清除率高,界面胶结强度明显提高,界面胶结良好。     

一种高效清除井壁滤饼的新型固井冲洗液

为有效清除水基钻井液滤饼,提高固井界面胶结强度和固井质量,基于水溶性纤维的强冲刷原理和滤饼氧化分解原理,研究出一种新型的固井冲洗液（WD-C） ：0.5%WF-H纤维+2.2%WF-O氧化剂+0.35%FeSO₄ +1.8%KCl+3.0%膨胀珍珠岩粉+水,密度为1.03 g/cm³。为此,系统地测试评价了该冲洗液对水基钻井液滤饼的清洗效率和改善固井界面胶结强度的性能,并通过红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）和元素分析（EDS）等方法分析了其对界面胶结物的理化特征和微观结构的影响。结果表明,该冲洗液对水基钻井液滤饼具有良好的冲洗作用（冲洗干净时间在10 min内）,且界面胶结处的水泥颗粒能够正常水化,生成水化硅酸钙凝胶、Ca（OH）₂和棒状钙矾石（AFt）晶体,并相互交织并形成致密网络结构,能显著提高固井二界面胶结强度,进而提高固井质量。该研究成果为解决高效快速清除水基钻井液滤饼、提高固井二界面胶结强度技术难题提供了又一种新的技术方法。     

高密度高效冲洗液XM-1

由于深井、超深井的井底温度和地层压力高,容易发生油气水窜,导致水泥环的胶结质量较低。在研究多功能冲洗液的基础上,研发了一种高密度高效冲洗液XM-1,以优选出的植物胶X-P作为悬浮剂,以磁铁矿CTK-1为加重材料,以矿渣KZ-1为界面增强剂。对该高密度高效冲洗液进行了性能评价。结果表明,冲洗液XM-1与油基钻井液相容性高,泥饼清洗率高,与单独用CTK-1加重的冲洗液相比,界面胶结强度提高了50%以上;经过含有KZ-1的冲洗液冲洗的界面,微膨水泥在界面可以很好地胶结,即使在微裂缝处也可以生成大量层状物并填充空隙,形成良好的封隔能力,而未加KZ-1的冲洗液冲洗的界面,界面胶结存在明显的裂缝,而且裂缝中也没有填充物。     

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.     

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。     

提高二界面胶结质量的矿渣钻井液滤饼可固化技术

难以固化的滤饼直接导致固井第二界面胶结质量差。为提高第二界面胶结质量,基于矿渣受碱激发特性,提出矿渣钻井液滤饼可固化技术,并进行了研究,考察了矿渣钻井液滤饼对第二界面胶结性能的影响;对该技术配套冲洗液进行研究;通过XRD测试分析滤饼物相组成及作用机理。结果表明,矿渣钻井液滤饼可固化技术有助于提高第二界面胶结强度,改善第二界面胶结形貌;配套冲洗液显著提高上述技术效果;矿渣钻井液滤饼具有潜在固化活性,经冲洗液渗透、预激活,并与水泥浆成分交换,共同水化,生成C-S-H凝胶,包覆、连接固相颗粒,填充结构孔隙,实现滤饼、水泥环整体固化,第二界面胶结强度提高。研究表明,矿渣钻井液滤饼可固化技术与配套冲洗液技术有助于提高第二界面胶结质量,该研究对无机矿物凝胶材料在钻井液中的应用,特别是工业废料的环境保护再利用,具有科学的理论指导意义。      

油包水钻井液耐高温冲洗液JYC—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。     

LXX型冲洗液的室内研究

在固井施工中,为了提高水泥环与地层的胶结性,实现有效层间的良好封隔,保证油井的正常生产和后续增产措施的顺利实施,需要提高注水泥浆的各项性能。通过大量室内实验,确定冲洗液的配方;该冲洗液对低固相滤饼的冲洗效率超过80%,且通过微观分析,冲洗液中的活性材料有效地预留在了岩心表面,形成"活性楔子",有效地提高界面胶结能力。     

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.     

固井用冲洗液 BH-Q812L的研制与应用

为了解决井壁和套管上残留的钻井液导致固井水泥环界面的胶结质量差的问题,采用非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和无机盐助剂复配,通过考察复配冲洗液的冲洗效率和适用温度等指标,确定了基本配方为6.4%壬基酚聚氧乙烯醚(15)(TX-15)+6.4%椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(6501)+6.4%十二烷基苯磺酸钠(SDBS)+0.64%三聚磷酸钠(STPP)+0.16%防腐剂卡松+80%去离子水的冲洗液BH-Q812。考察了冲洗液BH-Q812L的抗温性能、冲洗效率以及相容性能等。研究结果表明,该冲洗液抗温达150℃。BH-Q812L加量5%时的冲洗液在冲洗4 min后对聚合物钻井液和盐水钻井液的冲洗效率高达95%;BH-Q812L加量10%的冲洗液在冲洗5 min后对硅基防塌钻井液的冲洗效率高达95%以上。该冲洗液与钻井液、水泥浆均具有良好的相容性。该冲洗液已被现场应用于3种不同类型的钻井液体系的井中,取得了良好的固井质量。     

DCX固井模拟冲洗效率评价装置的研制

为了定量分析冲洗液对渗透性地层滤饼的冲洗作用规律,研制了DCX固井模拟冲洗效率评价装置。该装置不仅可以模拟渗透性地层泥饼的形成过程,还可以评价冲洗液在不同工况下对滤饼的冲洗效率。利用该装置测试了2种冲洗液对2种不同性能钻井液在不同条件下形成泥饼的冲洗效率。结果表明:在不同因素影响下,冲洗效率差异很大,相差达到5.56%~7.76%;应根据试验数据进行综合分析评价,优选出最佳的冲洗方案来保证第二界面的清洁。该冲洗评价装置可为分析冲洗液对第二界面的冲洗规律提供新的试验手段,也可为提高第二界面的冲洗效率提供试验数据。      

固井水泥界面胶结强度评价技术及在沈家铺油田的应用

针对大港油田目前固井界面胶结质量差、配套工艺针对性不强的现状,研制了水泥胶结强度评价装置,通过对高温高压养护后的水泥与胶结面剪切应力的采集,定量计算水泥与界面的剪切强度,定性评价固井水泥与井壁的胶结强度。利用该方法评价了YX-1等四种水泥浆在不同钻井液、不同冲洗液,以及地层水影响条件下的界面胶结强度,依据实验结果优选了水泥浆体系及制定了针对性的配套措施。现场24口井的应用表明,水泥界面胶结质量大幅提升,固井质量优质率提高了41.6%。     

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。      

高温高压下油井水泥环胶结强度测试新方法

固井注水泥完成后,水泥环与套管(Ⅰ界面)、与地层(Ⅱ界面)的胶结强度是影响固井质量的重要因素,但目前的水泥环胶结强度测量方法不能很好地模拟井下条件水泥环的形成以及泥饼的冲洗过程,致使测量出的胶结强度数据不能很好地为现场施工提供参考。为此,在分析现有测量水泥环胶结强度方法的基础上,提出了一种能够模拟井下条件的水泥环胶结强度的测量新方法,并且研制了相应的测量装置。该装置能够模拟高温高压环境下不同钻井液在岩心上形成泥饼、钻井液泥饼的动态冲洗、水泥环的养护形成过程,并测量出水泥环与岩心、水泥环与模拟套管的界面胶结强度等。结论认为,利用该装置能够开展水泥环动态冲洗与高温高压养护实验,还能测量第一界面与第二界面的胶结强度,较之于以前的方法更能贴合现场的实际,更具有实用价值;但要评价地层岩性、冲洗液体系等因素对胶结强度的影响还需要利用该装置做进一步的深入研究。     

考虑多因素的固井二界面胶结抗拉强度室内评价方法

受井壁表面粗糙度、钻井液残留和温压扰动等因素的影响，固井二界面是整个环空封隔的最薄弱环节，且极易发生张拉破坏导致环空密封失效，但已有的评价方法只能获得固井二界面的胶结剪切强度，不能很好地评价固井二界面抗拉破裂性能。为此，考虑岩性、界面粗糙度、钻井液残留、冲洗液清洗和水泥浆等主要因素，建立了一种固井二界面胶结抗拉强度室内评价方法，从冲洗效率、胶结细观结构、抗拉强度、破裂形貌等多个维度对固井二界面胶结抗拉性能进行了系统评价。研究结果表明，该评价方法科学合理、步骤清晰、简单适用、试验结果离散性小，不同因素下测试结果区分度好，进一步完善了固井二界面胶结强度评价方法，具有较高的推广应用价值。     

油基泥浆用弱酸性冲洗液的室内研究

油基泥浆具有低滤失和低伤害等优点,但其滤饼难以清除,固井质量受到严重影响。在前期研究成果基础上,通过对悬浮剂、渗透剂、弱酸和微硅的种类或加量的优化,得到了一种新型弱酸性冲洗液XY-1。室内研究结果表明,XY-1流变性优异,稳定性和相容性良好,对油基泥浆滤饼的冲洗效率超过80%,并能大幅提高界面胶结强度。     

油水双效PC-W21L冲洗液在PY30-1气田固井作业中的应用

使用油包水钻井液钻进时,井壁和套管壁上会粘附着一层油浆、油膜,它将导致水泥环界面胶结性能较差,该种情况下水泥石的界面胶结强度几乎为零,这将严重影响固井质量及油田的勘探开发。为了满足PY30-1气田大位移井钻井作业,下部12 14 in井段使用的是油基钻井液钻进,而上部地层存在断层,容易发生漏失,故上部17 12 in(1in=2.54cm)井段使用价格低廉的水基泥浆。笔者进行研究和筛选,最终确定采用油水双效冲洗液PC-W21L,它是由一系列环保溶剂组合而成的一种环境友好的材料,就该冲洗液对油基、水基泥浆的清洗性能进行了评价,结果表明,该冲洗液具有良好的清洗能力;并与泥浆、隔离液及水泥浆进行相容性试验,结果表明,该冲洗液与泥浆、隔离液及水泥浆均有较好的相容性。油水双效冲洗液PC-W21L在现场PY30-1气田6口井的固井作业中得到了成功的应用,固井质量优良。     

新型固井冲洗液评价装置适用性分析

为了明确新型固井冲洗液评价装置的适用范围,根据评价装置内筒外壁面处与固井环空壁面剪切速率相等的原理,结合罗伯逊-斯蒂夫流变模式推导了冲洗液为牛顿、宾汉和幂律流体时其在内筒外壁处剪切速率的计算公式,并分析了不同流变模式冲洗液内筒外壁面处剪切速率与固井环空壁面剪切速率的误差。分析结果为:当冲洗液为牛顿流体时,评价装置在内筒外壁面处的剪切速率与固井界面处相等,不存在理论误差;当冲洗液为宾汉和幂律流体时,评价装置内筒外壁面处的剪切速率大于固井界面处,且剪切速率增量与内外筒间隙和冲洗液流变性质有关;当评价装置外内筒半径比限定在1.04~1.20时,冲洗液为幂律流体且流性指数大于0.6或为宾汉流体且动塑比小于1 Pa/（mPa·s）时,剪切速率相对误差在10%以内。研究结果表明,评价装置外内筒半径比越小,相对误差越小,其适用范围越大。      

微乳液型油基钻井液冲洗液技术

为了高效清除井壁及套管壁上残留的油基钻井液、提高水泥环与环空界面胶结强度,根据表面活性剂盐水溶液与油接触后表面活性剂组装形成油水界面膜包裹油相而原位形成微乳液的原理,以琥珀酸二(2-乙基己酯)磺酸钠(AOT)、异构十三醇聚氧乙烯醚(AEO5-13)的复配体系为主表面活性剂,以柴油或白油为油相制备微乳液,通过考察微乳液增溶参数、界面张力等主要性能指标,确定了微乳液型冲洗液配方:KCl盐水(清洗柴油基钻井液时质量分数为7%,清洗白油基钻井液时质量分数为10%)+4%AOT+3%AEO5-13+6%正丁醇,并评价了该冲洗液的润湿反转能力、冲洗效率及与钻井液和水泥浆的相容性。研究结果表明,随盐度增加,微乳液相态经历Winsor Ⅰ型到Winsor Ⅲ型再到Winsor Ⅱ型的转变,Winsor Ⅲ型微乳液具有最佳的增溶参数和界面活性,形成Winsor Ⅲ型柴油微乳液及白油微乳液的最佳盐度分别为7%和10%。微乳液型冲洗液的润湿反转能力强、冲洗性能优越,7 min对油基钻井液冲洗效率达95%以上,且与钻井液及水泥浆的相容性好。     

钻井液造壁性对固井质量的影响

为更真实地考察水基钻井液与固井质量的关系，建立了评价固井第二界面胶结强度的新方法——人造岩心法。通过测定在聚磺钻井液中浸泡24h形成吸附层的铁棒和高温高压滤失实验后形成滤饼的人造岩心经3种不同方式处理后形成的第一、第二界面胶结强度，得出了造壁性影响固井质量的一般规律。研究表明，对铁棒上的吸附层和人造岩心上的滤饼进行部分清除后，两界面的胶结强度均高于未处理的铁棒和岩心与水泥浆的胶结强度；对铁棒和岩心采用特制的冲洗液进行冲洗后，两界面的胶结强度大为改善，比清除部分吸附层和虚滤饼的铁棒和岩心与水泥浆的胶结强度还高。