一种低温低密度可固化隔离液的研制与性能评价

为适应海上“零排放”的环境保护政策,最大限度减少环空自由套管长度,同时为了提高斜井（尤其大位移井段、水平井段）固井顶替效率,改善固井二界面封固质量,研制了一种低温低密度条件下可固化的隔离液LL-CSF。对其进行性能评价,结果表明:① LL-CSF与钻井液和水泥浆具有良好的相容性,满足固井作业对前置液的要求;② LL-CSF与钻井液和水泥浆的混合液固化体抗压强度达到1.6 MPa以上,且与钻井液的混合液固化体也具有一定的抗压强度;③温度为20℃和40℃时,LL-CSF有利于提高固井二界面抗剪切强度,且40℃下可提高约3倍,但温度超过60℃时则不利于固井二界面胶结;④随着温度和时间的增加,LL-CSF固化体抗压强度先增大后降低,但随着LL-CSF密度的增大,其固化体抗压强度总体呈增大趋势;⑤ LL-CSF固化体具有较好的耐久性和稳定性。LL-CSF固化机理初步认为先是矿渣中富钙相和富硅相分解,然后各种离子和化学键重组而形成相应的水化产物。LL-CSF具有成本低廉、现场实施简便,可满足海洋固井的特殊需求,即在低温（小于40℃）且水泥浆不返到地面而又需要隔离液固化充填的固井中具有一定的应用前景。      

可固化冲洗隔离液室内实验研究

报道了一种可固化的冲洗隔离液CXY，其组成如下：含4％膨润土和0．3％～0．4％LV—CMC的基液；细度400～500目的细磨矿渣粉；0．1％～0．3％烷基萘磺酸钠。CXY的pH值为9～10，流变性良好，密度可通过矿：壶粉用量进行调节，以便接近井浆密度。密度为1．58、1．41、1．31g／cm3的3个配方CXY 8h析水率为3．0％～0．75％，悬浮稳定性良好，与2口井井浆按不同比例相混时不发生胶凝，可使井浆粘度明显下降。CXY与水泥浆(密度1．89g／cm3)相混时发生胶凝，但胶凝程度比井浆与水泥浆相混时轻。CXY与水泥浆的混浆可固化，稠化时间较水泥浆延长，体积比为75：25和25：75时，在70℃养护24h后固结强度分别达到9～10和21～19MPa。中心有通孔的团柱岩心经6％膨润土浆浸泡24h后，在密度1．58和1．41g／cm3的CXY中浸泡20min，装入水灰比0．4的水泥浆，在常温养护24h，70℃养护48h，其胶结强度分别为91．97和89．68kPa，而未经CXY浸泡的岩心，其胶结强度仅为58.17kPa。表5     

Z35 区块调整井可固化隔离液技术研究与应用

江苏油田Z35 区块存在调整井固井质量差、环空油气水窜现象,分析其原因是由于井壁虚泥饼及窝存的死泥浆造成了界面胶结质量较差。针对这一问题,室内研发了一种新型可固化隔离液体系,该体系主要由悬浮剂、固化剂、激活剂组成。实验结果表明:该体系90 ℃下沉降稳定性不大于0.01 g/cm3,根据现场情况配制了密度范围在1.40~1.80 g/cm3 的可固化隔离液体系,在50~90 ℃条件下具有稳定的流变性能;可固化隔离液中聚磺钻井液加量在0~75% 范围内均能实现固化,江南G 级水泥浆中掺入25% 的可固化隔离液在90 ℃条件下养护48 h,抗压强度高达16.69 MPa;与钻井液、水泥浆具有良好的相容性,与水泥浆不同比例混合后均能延长稠化时间,降低水泥浆的滤失量,对水泥浆初始稠度影响甚微;通过合理调整密度剂的加量, 可以配置密度范围在1.4~1.8 g/cm3 的可固化隔离液。江苏油田Z35-28 井?139.7 mm 油套固井的成功应用表明,该体系可以达到高效顶替、有效隔离、平衡固井的目的。     

一种新型注水泥前置隔离液

由于目前使用的隔离液不可固化,使得套管壁—水泥环—井壁的界面存在不可固化层,容易形成微间隙和微环空,严重影响界面胶结质量.针对该问题研制了一种既可隔离又可实现自身固化的注水泥前置隔离液体系.该隔离液密度在1.3～2.4g/cm3范围内可调,流变性能可调,流动度可控制在19～23cm之间,在50～90℃下,固化效果良好,24h抗压强度可达8MPa以上,稠化时间可调;同时该隔离液与钻井液、水泥浆的相客性好,并可实现与钻井液和水泥浆的整体固化胶结,3者整体固化强度在48h下达到8MPa以上,使得套管壁—水泥环—井壁的界面能够很好地固结在一起,提高了界面胶结质量.该隔离液突破了传统隔离液不能固化的特点,淡化了顶替机理和顶替效率,提高了固井作业安全和封固效果,具有广阔的应用前景.     

高强度可固化树脂堵漏剂PMMM研制与评价

裂缝性地层恶性漏失是油气钻井工程重大技术难题之一,可固化树脂和井下交联聚合物是常用堵漏材料,但存在井下交联可控性差、固化强度低等问题。研制了一种部分醚化改性氨基树脂PMMM,利用拉曼光谱分析了其分子结构,并揭示了固化机理。PMMM固化时间随着固化剂加量增加或温度升高而缩短,在80～130 ℃温度下可做到1～10 h可控,固化后不收缩,最高抗10%水基钻井液污染。PMMM固化后抗压强度随着CaSO₄纳米晶须增加先增加后降低,0.5%纳米晶须加量下,80 ℃养护24 h后PMMM抗压强度最高达56 MPa,高于常规水泥堵漏材料。基于100～130 ℃下黏度数据,利用修改的阿伦尼乌斯黏度方程,拟合得到PMMM黏度-温度-时间曲线方程,方程预测90 ℃下黏度变化规律与实测数据相吻合,基本反映了PMMM堵漏材料加热条件下的黏度变化规律。整体而言,PMMM树脂固化堵漏材料具备配方简单、固化条件可控、固化后强度高等优点,在裂缝性地层恶性井漏中具有一定应用前景。      

非渗透隔离液的研制及评价

针对固井作业中经常出现的水泥浆漏失导致油气储层被损害,并造成顶替效率低、固井质量差的问题,开展了非渗透隔离液的室内研究。通过对悬浮稳定剂、非渗透剂等关键处理剂的优选和复配实验,形成了一种非渗透隔离液体系,对其流变性、悬浮稳定性、API失水量、相容性和成膜性等基本性能进行了评价。实验表明,该隔离液具有良好的流变性、悬浮稳定性,能有效隔离钻井液和水泥浆,且API失水量能控制在50 mL以内,抗温可达150℃,其在流经井壁时能瞬间形成一层薄而韧的非渗透膜,具有一定的承压能力,既能够稳定井壁,又可以阻止水泥浆的漏失,从而提高固井质量,最大程度地保护油气储层。     

一种低密度压井液的配方优化

采用一种聚合物型吸水稠化剂,加入降滤失剂、增粘剂、油层保护剂等添加剂,研制适用于低温低压低渗透油田的低密度压井液。通过研究降滤失剂、增粘剂、油层保护剂等对表观粘度的影响对低密度压井液的配方进行了初步筛选,而后采用正交实验对配方进行优化,得出最佳配方:2.0%降滤失剂+2.0%油层保护剂+0.4%增粘剂+0.4%吸水稠化剂。     

DCG-150型高温隔离液的研制与应用

为解决深井固井顶替效率低的问题，开发研制出了由高分子改性悬浮剂、硅藻土和加重剂组成的DCG-150型高温隔离液。该隔离液抗温达150℃，密宦可在1．1～1．8g／cm^3之间自由调节，具有良好的悬浮稳定性和流变性，失水量可控制在50mL以下，与水泥浆和钻井液的相容性好，有刊于提高固井顶替效率，有延缓水泥浆稠化的作用。在大庆油田15口深井的固井结果表明，该隔离液的隔离教果明显，有利于提高固井顶替效率。     

一种低温早强低密度水泥浆

低温下,常规低密度水泥浆体系早期强度发展缓慢,水泥石胶结能力差,影响了水泥环封固质量,浅层易漏井固井质量问题日益突出,为此,进行低温早强低密度水泥浆体系研究。根据紧密堆积理论及综合室内实验研究,研制了密度为1.30~1.50 g/cm3的低温早强低密度水泥浆体系,主要优选了超细胶凝材料和锂盐复合早强剂,增加了低密度水泥石的致密性,提高了低密度水泥石的早期强度,25℃凝结时间为13 h,24 h抗压强度为10.2 MPa。该体系具有低温早期强度高,凝结时间短,稳定性好等优点。在大庆油田现场成功应用2口井,固井质量合格率100%,取得良好的应用效果。      

抗180℃高温水基隔离液的研制与应用

为解决深层高温固井施工中水泥浆与钻井液相互接触污染,以及高温对隔离液及配套处理剂的影响问题,从而研制出一种相容性良好、抗180.C高温的固井水基隔离液体系.并对其性能进行了评价.室内实验结果及现场应用效果表明,该水基隔离液体系在180.c下具有良好的高温稳定性、流变性稳定,确保了深层油气井的固井施工安全.     

基于新型增黏剂的低密度无固相抗高温钻井液体系

在分子设计的基础上,以AMPS、N-乙烯基己内酰胺、二乙烯苯为共聚单体,研制出了新型抗高温聚合物增黏剂(SDKP)。SDKP的分子量不高,但当其浓度达到临界缔合浓度时,分子中的疏水链段以及分子微交联结构中的疏水苯基之间可产生疏水缔合作用,形成较大的动态物理交联网络,从而起到增黏作用。采用Haake RS6000流变仪进行的评价结果表明,SDKP具有优良的高温增黏特性,抗温达165℃。通过对抗氧化剂、降滤失剂、润滑剂和抑制剂的优选,研制出了一套密度为1.02 g/cm3、耐温能力达190℃的低密度无固相抗高温钻井液(WGX)体系。评价结果表明:WGX体系在170℃、5.5 MPa下的表观黏度和塑性黏度分别大于30 m Pa s和17 m Pa s,高温携岩能力较强;岩心渗透率恢复率大于90%,油层保护性能好;抗Na Cl、劣质土污染能力分别达5%和10%,具有一定的抗污染能力;膨胀率仅为7.22%,泥页岩回收率高达89.33%,防塌抑制性好;极压润滑系数仅为0.085,润滑性能好。     

高密度低伤害溴化锌射孔液研制与性能评价

针对吉林油田低孔、低渗、水敏性强的油层,通过室内试验优选出了低伤害的射孔液配方,并对此配方进行评价。确定射孔液的配方为:2%磺化酚醛树脂(SMP-Ⅱ)+1%羧甲基纤维素(HEC)+3%KCl+2%Na2SO3+1%超细碳酸钙粉(JQYZ)+0.05%表面活性剂(FC-3B)+4%缓蚀剂(JCI)+加重剂ZnBr2。评价结果表明该配方具有高密度、低腐蚀性、耐155℃高温,强抑制性、低表面张力、低伤害等特点,能满足吉林油田的施工作业。     

高密度钻井液用润滑剂SMJH-1的研制及性能评价

针对高密度钻井液对润滑性能的要求,采用多元醇、含双键的长链脂肪酸、矿物原料等为原料合成一种高密度钻井液用润滑剂SMJH-1,其为一种接入具有极压抗摩能力化学元素的大分子酯。性能评价结果表明,润滑剂SMJH-1加量为1%、2%和3%时,润滑系数降低率为24.2%、33.6%、38.3%,具有良好的润滑性,抗温达180℃,抗盐达30%,对密度为1.4~2.0 g/cm3的高密度钻井液在150℃、16 h老化前后流变性能影响较小,并有助于高温高压滤失量的控制。SMJH-1通过物理化学吸附作用和侧向黏附力在钢质表面形成固态膜,增强表面的疏水性,控制流动界面内的固有涡流,减少摩阻压力。该润滑剂在元陆601H和元陆31井进行了试验应用,取得较好的润滑效果。      

一种低土相高密度抗钙钻井液体系

土库曼斯坦阿姆河右岸区块地层基莫利阶为一套盐岩及石膏岩,且含有高压盐水层,在钻进该井段时,高密度钻井液易被侵入的钙镁污染,导致钻井液的流变性、滤失量等性能发生剧烈变化,流变性与沉降稳定性更加难以平衡,易导致复杂情况发生。针对现场地层情况,研究开发了一种低土相高密度抗钙钻井液体系D-ULTRACAL,通过使用新型增黏降滤失剂DSP-1,减少膨润土的加量,提高了钻井液的抗钙能力,并保持较低的滤失量;应用钻井液密度为2.0 g/cm3,以防止井涌,稳定井壁;钻井液含有浓度接近饱和的氯化钠,可以抑制盐膏层的溶解。该体系抗温达150℃,API滤失量小于3.0 mL,高温高压滤失量小于15.0 mL ;抑制性强,与自来水相比,岩屑回收率提高率达113.7%,岩心膨胀降低率达80.5%;抗钙离子污染能力达4 936 mg/L。在土库曼斯坦阿姆河右岸区块基尔桑气田Gir-24D井的现场试验表明,该钻井液体系在钻巨厚盐膏层特别是厚石膏层时具备优异的流变性能和滤失性能,现场钻井过程顺利。      

一种低成本低剂量油基钻井液的性能评价

针对油基钻井液乳化剂加量大、成本高的问题,研制了一套低成本低剂量的油基钻井液体系,该体系乳化剂和润湿剂加量极小,仅占总加量的1.5％～3.0％,钻井液体系抗温能力达到180℃,密度可加至2.4g/cm3,同时具有较好的乳化稳定性和较低的滤失量,满足现场钻井工程施工要求.     

低密度新体系钻井液在高温超深井中的运用

介绍双一井整个钻进的5500．55m井段，使用1．05-1．08g/cm^3低密度钻井液技术及应用情况，取得较好的效益，并有效地保护了低压油气层，证明该技术具有较好的推广应用前景。     

高密度抗盐隔离液BH-HDS的研制与应用

高密度、盐膏层井对提高顶替效率的固井隔离液提出了更高的要求。通过选用生物质聚合物、无机悬浮物以及无机盐复合材料作为悬浮剂,阴离子聚合物作为稀释剂,重晶石作为加重剂,配制出一种新型隔离液。研究表明,该隔离液体系在1.50～2.40 g/cm3范围内具有良好的流变性能和沉降稳定性能,并且该体系具有良好的抗温性能,当温度达到180℃时,1.80 g/cm3隔离液的上下密度差为0.06 g/cm3,2.20 g/cm3隔离液的密度差为0.03 g/cm3 ;此外,该隔离液抗盐能达半饱和,半饱和盐水隔离液具有良好的悬浮稳定性和流变性。测试了隔离液与钻井液、隔离液与水泥浆、隔离液与钻井液、水泥浆3种混合液的相容性能,研究表明隔离液具有良好的相容性,加入隔离液的水泥浆的稠化时间较纯水泥浆稠化时间长。该高密度抗盐隔离液在伊拉克高压盐膏层应用2井次、在大港油田中深层油层现场应用1井次,固井质量1口合格,2口优质。      

无黏土低密度全油基钻井完井液的研究

针对油包水钻井液中存在乳化水滴,会导致低压低渗储层发生较为严重的水锁损害的问题,以生物毒性和密度都较低的5#白油为基油,通过对主要处理剂,如增黏剂、表面活性剂、碳酸钙、氧化钙、降滤失剂等进行优选,研制出了一套无黏土全油基低密度钻井完井液。性能评价结果表明,该全油基钻井液密度低,黏度可控,切力适中,滤失量低,破乳电压大于2000V;具有电稳定性好、抗温性强、在高温下的乳化效果好等特点;抗水侵污限为20%,抗盐(NaCl)侵污限为8.0%,抗土侵污限为20.0%;且滤液全为油,有利于储层保护。     

井浆改造固井隔离液的评价与应用

随着川渝地区高温深井、超深井勘探开发的发展,固井时水泥浆与钻井液相容性差的问题日益突出,极易导致固井注水泥浆时出现变稠、结块的问题。通过对水泥浆与钻井液接触污染因素分析、研究,合成了由井浆改造不排放抗污染隔离液GLJ。经室内评价和现场投井应用表明,隔离液GLJ现场配制简单、方便,只需将隔离剂直接加入现场钻井液中即可,可减少新增液体量、钻井液加重剂等材料用量,减轻现场储存压力;GLJ具有较好的流变性、悬浮稳定性,可根据现场施工对隔离液GLJ的流变性能参数要求进行调整,具有良好的抗温性能,井筒中长时间静置不会导致隔离液GLJ重晶石沉淀;GLJ与水泥浆具有良好的配伍性,各种比例混合流体的高温高压稠化实验240 min内体系稠度值未大于40 Bc;隔离液GLJ对钻井液性能影响小,施工结束后循环罐中剩余隔离液GLJ和井筒中返出隔离液GLJ均可混入井浆中作为钻井液继续使用,减轻了现场废弃液的排放及处理量,具有良好的经济效益和社会效益。