钻井液性能对水淹层固井质量的影响

重点研究了钻井液性能对水淹层固井胶结质量的影响规律，试图通过强化钻井液的相关性能、改善钻井液技术的途径来提高水淹层的固井质量。通过研究，得出的基本结论是：①钻井液性能对于水淹层固井界面胶结质量的控制至关重要；②影响水淹层固井质量的主要性能是钻井液的滤失造壁性能。在水淹层封固段形成致密坚韧、渗透率低的泥饼能够有效减轻水淹层对固井质量的不利影响；③为了保证水淹层的固井质量，应在水淹层区块钻井和完井的全过程使用抑制性强，造壁性能好的优质钻井液体系，精心维护性能；④水淹层固井时，通过使用特殊的胶乳冲洗隔离液对封固表面进行预处理，能够减轻钻井液对封固界面胶结质量的不利影响，增加封固表面的反应活性，密实胶结界面，从而提高水渣层的固井质量．     

固井用隔离液材料对界面胶结质量的影响

优良的固井界面胶结质量是防止环空气窜的关键性保障之一。围绕固井用隔离液研究存在的诸多技术难题,利用X衍射和扫描电镜测试等方法,开展了矿渣、重晶石等不同固相材料形成的隔离液对固井界面胶结质量的影响评价,并从界面胶结机理的角度,对不同材料影响的实质进行了分析。结果表明:含有矿渣类水硬性材料的前置液与钻井液的相容性良好,提高了固井二界面的胶结强度,而含有重晶石等惰性材料的前置液对界面胶结强度的提高作用不明显;含有矿渣类水硬性材料的前置液能够显著地抑制被前置液污染后水泥石抗压强度的衰退;在界面处矿渣类水硬性材料与水泥发生水化反应,降低了界面处氢氧化钙的含量,而且生成胶凝材料填充界面胶结的空隙,从而提高了界面胶结质量。研究结果为川渝油气田固井用隔离液的评价及优选提供了支撑,为固井质量的提高提供了重要参考。     

钻井工程固井胶结界面研究现状

固井质量问题在石油勘探开发中备受关注，对特殊工艺井钻井、油水井开采寿命和勘探开发效益有直接的影响。对固井胶结界面的研究是从根本上提高固井质量的一项基础性研究工作。为了推动固井胶结界面研究工作的开展，分析了国内外近年来有关固井界面研究的文献，阐述了开展固井胶结界面基础研究工作的意义，着重分析了这一研究领域目前所采用的研究方法，以及提高固井界面胶结强度的主要途径。在分析文献的基础上，提出今后深入开展固井界面研究工作的重点是：1）继续完善研究方法；2）重视动态研究；3）从胶结界面的微观结构和钻井工程整体系统的角度开展研究工作；4）注重改善胶结界面水化产物的微观结构和钻井工作液之间的协调增强作用。     

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。      

使用优质钻井液提高固井二界面胶结质量

钻井液对固井界面胶结质量的影响是近年来国内外日益关注的问题。从胶结界面的基本观点、钻井液对固井质量的不良影响和新型钻井液体系对固井界面胶结质量的增强作用等方面对相关文献进行了综述分析，得出结论如下：①钻井液不仅仅是钻井工程的一个重要部分，而且也是完井工程的一个重要组成部分，与固井质量息息相关，直接影响到油气井的勘探开发效益；②在认识钻井液对固井质量的影响方面，不仅要认识到钻井液对固井质量的不良影响，更要看到新型钻井液技术的发展可能会有效地改善和强化固井质量的积极的一面；③应该注意研究新型的能够增强固井二界面胶结质量的钻井液技术，做为固井技术的一个有益的补充，以此更加高效经济地提高特殊工艺井和各种复杂井的固井质量；④由于钻井液在钻井和完井工程中的特殊地位，为了提高油田建井质量和勘探开发效益，应适当加大对钻井液的投入，以保证在钻井的全过程钻井液性能优异，同时为提高固井质量创造有利条件。     

海洋深水表层固井壁面剪切及胶结强度室内试验研究

海洋深水温度低、压力大、地层破裂压力小，对固井作业产生了较为严重的影响。在分析深海环境特点的基础上，利用自行设计的界面剪切胶结强度测定仪，研究了地层岩性及表面性质、套管壁面性质、水泥浆性能等对界面强度的影响，特别详细深入地分析了水泥浆密度、水泥浆滤失性能、水泥石强度对界面强度的影响。并在此基础上，分析了水泥浆体系、钻井液体系、冲洗隔离液体系及注水泥工艺，提出了合理的钻井及固井工艺措施，以全面提高Ⅰ、Ⅱ界面的剪切及胶结强度。     

巴彦河套盆地复杂储层固井技术

巴彦河套盆地储层低成熟度、高渗透、低强度、高泥质含量特性显著,井壁岩性水敏性强,地层不稳定而易垮易漏,固井面临井深、封固段长、顶替效率低、界面胶结差和后期压裂对水泥环力学性能要求高等技术难题,采用界面增强材料DRJ-2S、膨胀增韧材料DRE-4S等固井关键材料,形成了综合性能良好的DRJ-2S批混批注固壁型冲洗隔离液和DRE高强度韧性微膨胀水泥浆体系。研究表明,DRJ-2S批混批注固壁型冲洗隔离液的冲洗效率达96%以上,较清水提高30%以上,且密度为1.60 g/cm3隔离液的7 d抗压强度为9.6 MPa,可明显提高混合流体抗压强度及水泥环界面胶结强度;90℃、21 MPa下,掺有（4%～6%）DRE-4S的高强度韧性微膨胀水泥浆的抗压强度不小于24 MPa,弹性模量不大于7 GPa,线性膨胀率不小于0.02%,具有较强的力学交变适应性。DRE高强度韧性微膨胀水泥浆体系、DRJ-2S批混批注固壁型冲洗隔离液及配套固井工艺技术在巴彦河套盆地规模应用40多井次,平均固井合格率为96.5%以上,推动了该地区整体固井质量大幅提升,为复杂油气井安全高效开发提供了强有力的技术保障,且具有很好的推...     

提高油基钻井液固井质量的冲洗型隔离液技术

油基钻井液条件下固井作业时,一方面,套管和井壁处于"油湿"环境,水泥浆无法实现与二界面良好胶结;另一方面,油基钻井液与水泥浆完全不相容性,直接接触后流变性恶化和稠化时间急剧缩短,危及施工安全。为此,利用表面活性剂协同增效机理和功能材料应用技术,研究出提高油井钻井液固井质量的冲洗型隔离液。室内研究表明,隔离液在1.5~2.3 g/cm~3密度范围内具有良好的流变和稳定性能,耐温达到120℃,洗油效率达到95%以上,能够高效驱替油基钻井液,实现界面润湿反转,与钻井液和水泥浆相容性良好。该隔离液体系在四川地区页岩气油井钻井液条件下固井中成功应用100余井次,固井质量合格率90%以上。该冲洗隔离液能够起到隔离、清洁套管和井壁的作用,提高了油井钻井液条件下的固井施工安全和固井质量。     

生物驱油剂用于固井前置液的研究与应用

生物驱油剂应用于固井前置液是较为新颖的技术。对其所配制的冲洗液及隔离液的降低表面张力、腐蚀性、pH值、密度、悬浮性等物化性能,以及与胜利油田现场应用的各类钻井液、固井水泥浆的相容性进行了研究,得到了一种对钻井液冲洗及顶替性能优良的新型生物固井前置液。固井现场应用证明,其冲洗、顶替、置换性能良好,固并双界面胶结质量明显改善,从而大幅度地提高了固井质量。     

硅酸钠前置液在委内瑞拉重油带固井中的应用

委内瑞拉重油带地区,稠油储藏深度浅,泥页岩盖层疏松,地层裂缝发育,以往固井作业采用常规前置液体系,井漏时有发生,固井环空冲洗净化能力差,界面胶结强度低,导致热采作业环空窜流及含H2S和CO2等地层酸性流体对漏封套管腐蚀,缩短了油井使用寿命。进行了硅酸钠溶液与泥岩地层中的CaCl2、MgCl2等盐类化合物成分反应生成硅酸盐类凝胶物质的实验,通过研究,将25%硅酸钠溶液应用于前置液,在冲洗液和隔离液之间注入,较好地解决了固井漏失问题,提高了封固质量和水泥界面胶结强度。指出,施工时硅酸钠溶液必须与水泥浆进行有效隔离,避免水泥浆污染增稠或稠化时间缩短。     

一种适用于油基钻井液的表面活性剂隔离液

页岩气钻井过程中采用的油基钻井液极易残留在井壁和套管壁表面,与固井水泥浆产生接触污染。套管壁及井壁长期处在油基钻井液环境中,两界面亲油憎水,给固井作业带来油基钻井液顶替和清洗困难、混浆流变性能变差、混浆强度严重下降、界面胶结质量不良等问题。针对以上问题,对表面活性剂及隔离液进行了如下研究:①调研油基钻井液对水泥浆的接触污染机理;②测定溶液表面张力,验证表面活性剂对清洗效果的影响;③配制表面活性剂水溶液和隔离液,利用模拟套管冲洗法测定清洗效率。实验结果表明,表面活性剂的加入能显著降低水油界面张力,提高清洗效率;配制出了一种清洗效率高达92.86%的三元复配表面活性剂隔离液体系,表面活性剂组成为LAS+JFC-6+AOS （1:1:1）;该隔离液对油基钻井液有良好的清洗效果,可提高界面胶结质量,有助于提升页岩气井的固井质量。      

油基钻井液性能与固井质量研究

为了研究油基钻井液性能和固井质量之间的直接关系，采用新建立的评价方法--人工岩心法，考察了油基钻井液体系及其主要组分对固井作业中第一、第二界面剪切胶结强度的影响规律，以及不同混浆比例下对水泥浆胶凝强度、初凝时间、终凝时间和水泥石抗压强度的影响规律。研究表明：对两界面胶结强度的影响由大到小依次是体系、乳状液、主乳化剂、降滤失剂、白油；前置液清洗后，胶结强度成倍提高，尤其对体系、乳状液和降滤失剂清洗效果最佳；随混浆比的增大，水泥浆初凝和终凝时间明显延长，水泥石抗压强度明显下降，甚至不凝。     

提高油层部位取换套井固井质量的新工艺

51/2″套管取换套作业造成的井径较大,井壁与套管间的间隙在90nm左右,导致固井顶替效率低,固井质量无法保证。针对这一状况,从顶替流态、顶替压力、临界排量及流体特性等几方面进行了研究,最终确定用低密度水泥浆作为紊流隔离液,并确定了现场施工方案。同时,为提高水泥环凝固速度、增大膨胀率,对水泥外加剂及其用量进行测试、筛选,研制出固井水泥浆体系配方。现场施工结果证明：该工艺的应用使平均水泥胶结指数提高了32％,有效保证固井质量。     

胶乳水泥在大位移井中的性能

大位移井固井水泥浆凝固时易在环空上侧形成游离液通道,同时,由于重力作用,环空上下侧容易形成密度差,使得环空上侧形成的水泥石强度低、渗透率高,极易破碎而引发窜流,严重影响固井质量以及后续增产作业。采用新型胶乳BCT-800L,设计了一种零析水,低失水,24h抗压强度大于21 MPa,渗透率低于0.001×10-3μm2的胶乳水泥配方,并利用三轴岩石力学测试系统和环境扫描电子显微镜,分析了大位移井水泥石的力学形变行为以及微观形貌。实验结果和初步机理分析发现,胶乳通过胶结方式转变,运移阻滞和高分子网架成膜等机理有效提高大位移井固井液的稳定性,减小水泥环上下侧差异,降低水泥石渗透率,提高水泥石的韧性,有效防止油气、水窜的发生。     

厄瓜多尔Parahuacu油田固井技术

厄瓜多尔Parahuacu油田固井时,二界面易发生边底水窜,水泥浆滤液及固相易侵入储层孔喉,采用常规密度水泥浆易发生漏失。针对这些问题,通过模拟冲洗试验,研制了酸性冲洗液、暂堵型隔离液和界面胶结增强剂,配成了多效固井前置液;通过选用空心玻璃微珠、确定液固比设计窗口、控制滤失量和增强防水窜性能,研制出一种防水窜胶乳低密度水泥浆。室内试验结果表明,多效固井前置液能清除井壁95.0%的结构性滤饼,使储层渗透率恢复率超过90.0%,水泥界面胶结强度提高5倍以上;防水窜胶乳水泥浆密度1.74 kg/L,浆体性能稳定,API滤失量不大于20 mL,静胶凝强度过渡时间短于10 min。由上述前置液、水泥浆和相关配套技术措施（如扶正器加放措施、注替方案设计）形成的固井技术,在Parahuacu油田5口井进行了应用,套管居中度达到85.8%,水泥浆环空顶替效率超过95.0%,储层区域未发生水泥浆漏失和边底水窜,固井质量优良。研究结果表明,Parahuacu油田固井技术现场应用效果显著,能解决该油田油层固井中存在的问题。      

鄂尔多斯盆地伊陕构造单通道井完井固井技术

为提高鄂尔多斯盆地伊陕斜坡构造单通道井完井固井水泥环的封固质量及界面胶结强度,选用剪切稀释性良好的隔离液体系,有效隔离钻井液与水泥浆;采用微珠低密度水泥浆封固非产层,降低薄弱地层发生漏失的风险;采用胶乳水泥浆封固产层,保证产层水泥环具有良好的抗高温、防气窜性能;通过选择合适的固井工具,设计合理的完井管串,制定固井技术措施,有效解决了管内水泥塞长、替空、顶替效率差等问题,形成了单通道井完井固井技术。伊陕斜坡构造15口单通道井应用了该技术,固井质量优良率100%,优质率达到66.7%。这表明,单通道井完井固井技术能有效提高伊陕斜坡构造单通道井的固井质量。      

库车山前固井质量风险评价研究

塔里木山前构造油气资源丰富,但其气藏埋深在7 000 m左右,应用油基钻井液可有效地解决盐膏岩、泥页岩层段钻进过程中井下复杂问题,但在此环境下油基钻井液影响了水泥石与井壁/套管的胶结能力。为此,以已施工井的相关数据为参考依据,分别从液固界面润湿反转能力、防漏条件下提高顶替效率的施工排量、固井井筒浆体性能匹配以及套管扶正器安放情况为研究对象,系统分析影响固井质量的主要因素。研究结果表明,在用隔离液中表面活性剂/水大于30%可实现胶结界面处于亲水状态、在未发生漏失条件下排量达到塞流流量以上均有助于提高顶替效率,每2个套管安放一个扶正器能确保套管居中度大于67%;综合分析表明,影响部分井固井质量不理想的主要原因是套管居中度差与部分井段井筒内的浆体匹配性差。基于本论文理论与现场相结合的针对性研究,为提高区域固井质量提供了切实可行的方法与依据。      

深井无固相压胶塞隔离液的研究与应用

柴达木盆地深井固井作业中,由于某些钻井液性能不达标或胶塞封闭不严致使部分水泥浆与顶替钻井液发生絮凝反应等原因,导致固井质量电测仪器下不到井底。为此,研制了无固相压胶塞隔离液。通过压胶塞隔离液的抗水泥浆污染性能、高温稳定性能和沉降稳定性能等评价实验,优选出深井完井压胶塞隔离液配方。现场应用结果表明,在胶塞和顶替钻井液之间的300~500 m的无固相隔离液段,可有效阻止套管内残留水泥浆与钻井液发生絮凝反应,并减缓固相颗粒的沉降堆积,保证电测仪器顺利下井。使用无固相压胶塞隔离液的37口深井,完井固井质量电测一次成功率达到了100%,有效缩短了完井作业施工周期。     

普光气田固井质量评价难点与对策

普光气田高含硫化氢,气井固井水泥浆体系多样化。当水泥浆凝固时间较短时,采用声波变密度测井（CBL/VDL）的方法来检验固井的胶结质量时,由于水泥浆尚未完全胶结,水泥环与套管、地层的声耦合很差,使得套管波幅度大大升高,造成第一、第二界面的胶结质量很差的误判,水泥浆凝固时间过长同样会造成胶结质量差的错误判断。为此,提出在应用声波变密度测井资料进行固井质量评价时,应充分考虑测井时间、地层岩性、水泥环隙、气侵等因素的影响,同时结合川东北地区固井质量评价规范,作出正确的质量评价,使声波变密度测井真正成为检验固井质量的有效手段。