固井冲洗液冲洗效率评价装置的研制与应用

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。该装置通过模拟井壁的粗糙度、井下温度参量的变化,定量评价冲洗液对井壁泥饼的冲洗效率。通过对4种冲洗液的评价,结果表明,该套装置能够较好的反映井下的工况,且结果的误差可控制在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。     

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。      

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。      

一种新型的冲洗效率评价方法

目前就固井冲洗液的冲洗效率评价,国内外还没有形成统一的标准、方法和手段.因此,分析了现在常用的一些冲洗效率评价方法,并在此基础上提出了一种新型的冲洗效率评价方法.该评价方法可以定性定量地评价冲洗液对各种钻井液的冲洗效果和效率,可在室内实验研究领域推广应用,并且可以为现场施工提供有力的参考数据.     

一种可视化冲洗液评价装置与方法

目前,国内外对冲洗液冲洗效率的评价没有统一的方法和手段,近年来也有一些评价装置的研制与使用,但不能真实模拟现场,不能定量评价冲洗液性能。中原固井公司结合现场实际应用,设计了一种冲洗液评价装置与方法,该装置主要由储液罐、循环泵、流量调节阀、流量计、模拟井筒、回流管、温控加热器、排液口、滚轮等组成,能够模拟现场冲洗液的配比、冲洗时间、冲洗流速等技术参数,同时,井筒采用透明玻璃管,实现冲洗效果可视化。其可以根据目视结果更加准确地确定冲洗时间,同时也便于调整并确定达到最佳冲洗效果的临界流速,是一种既能定量又很直观地评价冲洗效果的装置,能够充分满足现场需要。      

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。      

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。     

固井冲洗效率评价方法探讨

冲洗液是在注水泥浆前预先泵入的一段流体,用以冲洗附着在井壁和套管壁上的浮泥饼。但是目前就固井冲洗液的冲洗效率评价,国内外还没有形成统一的标准、方法和手段。在分析常用几种评价方法优缺点的基础上,根据旋转黏度计测量原理中转速与壁面剪切速率之间的关系,提出了一种新的冲洗效率评价方法。根据旋转黏度计的测量原理对旋转黏度计进行了改造,并确定了评价冲洗效率的试验步骤。利用改造后的旋转黏度计,根据评价试验步骤评价了3种固井冲洗液的冲洗效率,结果表明,该评价方法操作简单、人为误差小、对比性强、可重复性好、更客观实用,可以为现场施工提供有力的参考数据。但由于旋转黏度计构造的限制,无法精确测得冲洗效率,因此,需对该方法进行进一步改进。      

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。     

无阻型高效洗井防污管柱的应用与评价

辽河油田高含蜡区块管柱易结蜡、热洗效率低、洗井污染已成为制约高含蜡、低压力系数、易伤害油藏高效开发的关键因素,为此开展了无阻型防污染洗井管柱技术研究。研制了泵下漏失控制装置,通过浮动阀的设计实现了油层产出液举升过程的无阻流动,而清蜡洗井过程可控制洗井液漏失以防侵入低压油层;同时,通过油管锚定器、油管扶正器和自封封隔器的配合应用,可有效规避油管蠕动及密封时效性差的技术难题。现场测试和先导性试验表明,平均单井洗井作业时间降低53.4%、平均单井洗井液总用量降低53.9%、平均单井产能恢复时间减少112.8 h。此技术可有效提高油井产能、提高洗井效率及有效避免产层伤害,为易结蜡、低压、易伤害油藏开发提供了一种有效方法。     

低压漏失井氮气泡沫连续冲砂技术

在低压漏失油井中采用氮气泡沫冲砂作业,可以减少冲砂液漏失,有效将地层出砂携带到地面,在井底形成负压或低压循环,激励产层,这是恢复油井产能的一项有效工艺技术。根据能量方程、质量守恒方程和动量守恒方程,建立了泡沫流体在井筒内流动的温度、压力分布的数学模型以及相应的边界条件和约束条件,给出了求解思路和计算程序。开发了泡沫冲砂设计软件,模拟计算了井筒条件下泡沫流体密度以及泡沫流体压力变化,优化气/液比、地面施工压力等施工参数,同时开展了连续泡沫流体冲砂技术研究,配套连续冲砂井口装置和工艺管柱,现场试验15井次,满足最低地层压力系数在0.5情况下循环冲砂要求,实现了不停泵连续冲砂210 m作业目的,最大程度保护了油气层,使施工安全性、环保性以及施工效率明显提高。     

高效洗井防污染管柱的研究与设计

针对“三低”油井或结蜡油井采用常规加药和周期性热洗井易造成油层污染而影响产量的问题,研究设计了一趟高效洗井防污染管柱。该趟管柱主要由Y441型液压封隔器、侧向旁通补偿器、过压式固定阀等组成。中原油田采油四厂、采油五厂15井次的现场应用表明,试验成功率和合格率均为100%,不仅解决了周期性热洗对油层的伤害问题,而且热洗后排液时间提前了3d,平均单井年节约成本7.2万元。     

螺旋流洗井液流失速特性

为了对环空中形成的螺旋流失速特性进行分析,给旋流洗井等工艺提供借鉴,通过螺旋流试验装置,利用PIV、瞬态压力测量系统和涡角测量仪,对洗井过程中液流失速的流场流线、速度、涡量特性以及压力场特性进行了分析。结果表明:中等旋度涡角的螺旋流失速水击衰减要平缓些;螺旋流失速水击涡量不再完全具有贴壁性;涡角较小或较大其断面涡量变化剧烈,径向波动较为明显;水击压力起伏的频率随涡角的增大而减小;随着涡角的增加,水击压力最大起伏量有所减小;油套环空内失速水击压力随时间变化整体平缓;而油管内、外壁压力差随涡角的增大而减小。     

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。     

低密度冲砂工艺配套工具研究及应用

由于辽河油区分支井、侧钻井井身结构特点,井筒底部小井眼处容易憋压,而上部大井眼返速又不够,大斜度井排量小,砂子不易携带到井口,易造成卡冲砂管柱现象.为此,进行了低密度冲砂管柱的研制,通过低密度冲砂施工工艺探讨、室内实验及井场初步试验,研制出相应的地面配套工具,达到连续不断流冲砂,杜绝冲砂事故.     

刮削洗井一体化工具研制及应用

传统的试油作业中需要起下两次钻具才能完成刮削套管和洗井两道工序。针对塔里木盆地井深、高温、试油作业日费高等特点,研发了以刮洗一体化工具为核心的刮削洗井一体化工艺。该工具入井时刮片处于伸开状态,刮削作业完成后通过投球打压方式剪断销钉,刮片回缩后进行通井、洗井、替浆作业。现场应用表明,刮削洗井一体化工艺可实现刮削、替浆、洗井一趟钻完成,平均单井节约试油时间28.0 h。