川渝地区“三高”气田超深井固井隔离液应用实践

钻井液和水泥浆的理化性质存在本质差异,超深井固井作业时,二者极易发生化学污染,不但影响顶替效率,而且危及固井施工安全,这在"三高"(高压、高含硫、高危)气田超深井固井作业中尤为突出。为此,针对上述问题,提出了超深井固井隔离液的设计原则和配制工艺,并对相容性实验以及现场施工关键技术进行了深入研究和总结,现场固井实践认为:①隔离液的使用是保障"三高"气田超深井固井作业安全和提高顶替效率的重要举措;②应对隔离液的沉降稳定性与钻井液、水泥浆的化学兼容性予以充分重视,确保隔离液不沉降,对水泥浆的稠化时间无不良影响,防止发生井下复杂情况;③前后隔离液防污染技术可有效防止尾管固井工程事故的发生。隔离液的正确使用可有效地防止化学污染、保证固井作业安全和提高顶替效率。     

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。     

新型压胶塞液解决测井难题提高固井质量

固井施工时 ,因套管壁残留的少量水泥浆对钻井液产生污染 ,致使钻井液性能变坏 ,粘度、切力升高 ,造成测声幅软遇阻 ,这不仅延长施工周期 ,影响固井质量 ,也会造成一定的经济损失。为此 ,大港油田钻井公司技术人员和西南石油学院的固井专家共同研制出了一种新型压胶塞液。该压胶塞液与常规压胶塞液相比 ,具有三大优点 :在固井中具有抗水泥污染能力 ,具有一定的粘度、切力和高温稳定性 ,流变性能增强 ,能够保证压胶塞液在清洗套管后性能稳定 ,清洗出悬浮的残留水泥浆 ,避免其沉淀 ;在固井候凝过程中避免高温降粘或高温增稠的发生 ,减少声幅测…     

固井前钻井液性能调整及前置液紊流低返速顶替固井技术

结合油田现场施工作业,为提高顶替效率,提出了固井前钻井液性能地面调整及前置液紊流低返速顶替固井技术.在保证钻井液形成薄而韧的致密泥饼的基础上,固井前对其流变性能进行调整,降低钻井液动切力、塑性粘度、静切力,可降低流动摩阻压力,防止顶替过程中泵压过高压漏薄弱地层,并能有效除去大块钻屑,预防电测遇阻.在顶替钻井液时,采用前置液紊流冲洗、水泥浆低返速顶替固井技术,可以保证流动剖面层层推进,即控制钻井液的动塑比＜前置液的动塑比＜水泥浆的动塑比,前置液的环空压耗＜领浆的环空压耗＜尾浆的环空压耗,前置液的雷诺数＞领浆的雷诺数＞尾浆的雷诺数.两项措施结合可有效提高冲洗效率与顶替效率,改善第二界面胶结质量,提高固井质量.     

新型压胶塞液研究与应用

固井时由于套管壁残留的少量水泥浆对钻井液造成污染，致使钻井液的粘度、切力升高．测声幅软遇阻，造成较大的经济损失。经室内研究优选出了性能良好的新型压胶塞液。结果表明，新型压胶塞液与油田常用钻井液的配伍性强．不会引起钻井液性能的变化；具有一定的粘度和切力，防止了重晶石和钻屑的沉淀。避免了测声幅仪器遇阻；新型压胶塞液中不含固相，抗温在120℃以上，有效地防止了该液在井底高温作用下发生高温胶凝或高温减稠；新型压胶塞液中含大量强缓凝的HMP-Ⅲ。能避免清洗出的水泥浆稠化；它抗盐、钙污染能力强。避免了水泥浆对其性能的破坏，有效地清洗了套管壁残留水泥浆，避免水泥浆对钻井液的污染。有效避免声幅软遇阻。现场试验30口井。成功率达100％，基本解决了油层套管测声幅软遇阻的问题。     

�̾�ǰ�꾮Һ���������ǰ��Һ�����ͷ��ٶ���̾�����

由于受外在条件的限制水泥浆流态性能常常无法达到紊流顶替要求，而井眼状况、钻井液性能调整对界面胶结质量的影响又常被固井作业者所忽视； 文章结合大港油田现场作业结果提出的固井前钻井液性能地面调整可以降低固井施工紊流顶替对水泥浆流态性能的过高要求以及使用前置液紊流低返速顶替固井技术提高二界面胶结质量，充分体现了固井工程“一体化”系统设计思想；固井前调整、优化钻井液流变性能，可降低钻井液屈服值、塑性粘度、初终切力和流动摩阻压力，防止固井顶替过程中泵压过高压漏薄弱地层，并能有效除去大块钻屑及附着在井壁的虚滤饼，预防固井后声幅测井电测遇阻下小钻杆通井等复杂工况，有利于改善滤饼质量并提高第二界面胶结质量；在水泥浆返速无法达到紊流流态性能下采用前置液紊流冲洗及水泥浆低返速顶替技术，并结合流速剖面梯级匹配顶替技术，能够有效提高顶替效率，适合窄安全压力窗口防漏注水泥的施工要求，提高固井质量。     

超高温高密度固井隔离液研究与应用

高温高密度井给提高顶替效率的固井隔离液提出了严峻的挑战.通过选用高分子聚合物,辅助高温稳定剂配制出了密度可达2.4 g/cm3的超高密度隔离液,室内研究表明,该隔离液抗温性能达到175℃,具有很好的悬浮稳定性和流变性,与钻井液和水泥浆有较好的相容性及抗污染性,并能延长水泥浆凝结时间,对固井施工安全有保证作用.通过现场一口钻井液密度达2.05 g/cm3的超深井固井应用,固井施工顺利,水泥浆返高界面清晰,过渡段短,水泥环胶结良好,固井质量合格.     

无固相清洗型隔离液研究与应用

针对隔离液中的固相会对井下裸眼段和渗透率较高的砂岩等主要油层段造成污染,开发了一种无固相的清洗型固井隔离液,并对隔离液的综合性能进行评价。实验结果表明,无固相隔离液密度在1.00~1.80 g/cm3之间可调;隔离液在180℃下养护后上下密度差为0,未出现高温沉降现象,具有良好的抗温性能;隔离液的塑性黏度小于6 mPa·s,屈服值为0 Pa,为牛顿流体,易实现紊流顶替;有机盐钻井液、抗盐水泥浆与隔离液以不同比例混合后,流性指数值增加,稠度系数值降低,说明隔离液与有机盐钻井液和抗盐水泥浆具有良好的相容性;隔离液与不同比例抗盐水泥浆混合后,混浆的稠化时间变长,能够确保施工安全。隔离液对井壁上的虚泥饼及油污等的清洗效率在90%以上,有利于形成提高水泥胶结质量的水湿环境,提高固井质量。无固相隔离液在伊拉克市场现场应用29井次,应用效果良好,有效地解决了高压盐膏层固井难题。      

川西深井固井技术措施评述

川西近年来部署深井较多,提高深井固井质量一直是人们关注的难点问题。为此,从固井方面存在的一些问题着手,分析了影响固井质量的因素--钻井液、套管居中度、前置液、水泥浆性能以及长裸眼段和易漏失等情况。 然后分别对各个影响因素进行了讨论,提出了提高深井固井质量的技术措施。通过试验,前置液达紊流顶替是可以实现的,而采用塞流顶替施工时间太长、采用水泥浆紊流顶替受设备限制和易冲垮井壁;通过调整钻井液性能, 降低粘度和动（静）切力,可有效地改善第二胶结面的质量;保证良好的套管居中度、设计优良性能的水泥浆体系、研究高温水泥浆体系,都能够在一定程度上提高深井固井质量,为后期开采打下良好基础。     

川渝地区深井超深井固井水泥浆防污染试验

为解决深井、超深井固井水泥浆与钻井液的相容性问题,在分析钻井液对水泥浆稠化时间的影响以及深井常用钻井液处理剂与深井常用高温水泥浆进行混合流体的流变性能、高温、高压稠化时间试验的基础上,提出将深井常用的聚磺、钾聚磺两种中高温钻井液体系与深井常用的高温水泥浆体系进行体系间混合流体相容性试验的方法。由此筛选出对水泥浆有促凝作用的钻井液处理剂,来指导钻井液处理剂的选择;并对现有水泥浆相容性试验标准和防污染工艺技术措施进行了评价,总结出适合深井井下实际情况的水泥浆相容性试验方法和固井前钻井液性能调整技术、偏心环空隔离液技术、提高套管居中度技术、水泥浆防污染等措施。现场实践结果表明,固井水泥浆防污染技术能确保深井、超深井固井作业的安全。最后建议根据不同地区特点建立一套较为全面的水泥浆防污染体系,以此来提高固井质量。     

深井、大斜度井尾管悬挂固井工艺

针对深井、大斜度井尾管固井风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高等特点,研制了一种液压-机械联作式自动脱挂尾管悬挂器以及固井工艺,介绍了该悬挂器的结构、工作原理、性能特点。该悬挂器采用液压剪销坐挂、自动脱挂,双胶塞碰压顶替的工作方式,可实现坐封、脱挂、碰压、冲洗连续施工,允许大幅度上提、下放、旋转套管及中途循环钻井液,能够有效解决深井、大斜度井尾管固井坐挂难、倒扣难、留水泥塞等技术难题。通过15口井的现场应用,表明该工艺可提高尾管固井质量、缩短钻完井时间、降低成本、减少井下钻具事故,有进一步推广的价值。     

塔里木盆地超深天然气井全过程塞流防漏注水泥技术

塔里木盆地库车坳陷山前构造带是典型的超深超高压高温复杂天然气藏,盐膏层段和储层钻井均为多压力层段,如何保障尾管固井既要压稳产层又要防止水泥浆漏失,成为该区块确保气井水泥环完整性的关键。为此,提出了全过程塞流注替水泥浆解决方案,以控制注水泥当量循环密度(ECD)和水泥浆雷诺数为核心,建立了裸眼地层承压能力获取、塞流注替排量和下套管速度计算方法 ;结合盐膏层和储层井段小间隙、偏心、高温以及塞流注替时间长的特点,完成了固井工作液外加剂、外掺料优选以及工作液用量设计。该区4井次现场应用试验结果表明,以控制ECD、水泥浆雷诺数为核心的塞流注替方法能有效防止漏失,隔离液、水泥浆体系能满足全过程塞流注替要求。结论认为,该项固井技术能降低漏失风险,提高顶替效率,提高尾管固井质量,为解决库车山前构造带"三超"气井固井难题提供了新的技术途径。     

固井水泥浆与钻井液接触污染作用机理

针对固井时水泥浆和钻井液掺混易产生接触污染,造成注水泥憋泵和危及作业安全的问题,对接触污染的作用机理进行了研究。比较了掺混钻井液和钻井液处理剂前、后的水泥浆性能,利用红外光谱、X-射线衍射仪、扫描电镜对掺混前、后水泥浆的物相和微观形貌进行对比,确定钻井液和钻井液处理剂对水泥浆性能及结构的影响;利用原子吸收分光光度计测定水泥浆滤液中离子种类及含量,考察了各类金属离子对钻井液和处理剂溶液的影响。研究结果表明了接触污染作用机理:水泥浆中Ca²⁺对钻井液产生"钙侵 "造成钻井液流变性能变差;水泥水化产生的Fe³⁺、Al³⁺可与钻井液中的多种聚合物类处理剂交联形成凝胶,凝胶的形成加之处理剂对水泥颗粒的吸附架桥,造成水泥浆体多级絮凝结构的加强,导致混浆流动性急剧降低。根据作用机理,可使用抗钙先导浆、在隔离液中加入掩蔽剂等措施来解决接触污染。解决接触污染措施在ST1井、MX17井尾管固井中的应用效果良好,为保证深井注水泥安全提供了有力的技术支持。     

新型固井前置液HQ─1的应用

HQ─1前置液可与水混配成冲洗液,也可与加重材料配成隔离液,应用于油层套管固井144井次,合格率100%,优质率82.6%,比应用前提高了6.6个百分点。实践表明:由HQ─1配制的冲洗液对钻井液无增稠现象,在低速下可达紊流,能很好地冲洗管壁与井壁。配制的隔离液对水泥浆无不良影响,可起到隔离、驱替钻井液的作用,从而提高了顶替效率,提高了固井质量,具有很好的应用前景。     

新型固井前置液HQ─1的应用

HQ─1前置液可与水混配成冲洗液，也可与加重材料配成隔离液，应用于油层套管固井144井次，合格率100％，优质率82．6％，比应用前提高了6．6个百分点。实践表明：由HQ─1配制的冲洗液对钻井液无增稠现象，在低速下可达紊流，能很好地冲洗管壁与井壁。配制的隔离液对水泥浆无不良影响，可起到隔离、驱替钻井液的作用，从而提高了顶替效率，提高了固井质量，具有很好的应用前景。     

一种适用于长宁页岩气井的高效洗油隔离液

针对长宁页岩气水平井所用油基钻井液与水泥浆兼容性差,絮凝混浆滞留环空难以驱替干净的问题,根据表面活性剂的类型、作用原理及HLB值进行设计,开发了洗油冲洗剂BCS-130L,并形成了一种适用于长宁页岩气井的高效洗油隔离液体系。该体系在70～180 ℃,密度为1.5～2.4 g/cm3时可清除环空壁面的油基钻井液,实现界面润湿性能反转,流变性与稳定性良好,与现场钻井液和水泥浆相容性良好,满足长宁页岩气目的层固井要求。      

固井钻井液零滞留临界静切力计算方法

针对窄压力安全窗口油气井固井采用低速塞流顶替的情况，在对水泥浆顶替钻井液的受力关系进行分析的基础上，提出了具体量化固井前调整钻井液静切力的计算方法。分析了钻井液零滞留临界静切力与密度差、水泥浆动切力、井眼与套管尺寸组合的关系。建议在固井施工中，尽量减少钻井液在井内的静置时间，因钻井液随时间的增加静切力要增加。在固井时，应尽量采用水泥浆密度大于钻井液密度的正密度差顶替方法，可提高顶替效率。     

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。      

窄密度窗口及小间隙超深井尾管固井技术

针对西南油气田超深井五探1井φ168.3 mm尾管悬挂固井存在钻井期间漏失严重,井深、井底温度高,大段盐膏层、油基钻井液与水泥浆污染严重、后期作业井筒温度压力变化影响水泥环密封完整性等难题。采用低密度高强度韧性微膨胀防窜水泥浆体系,通过优化浆柱结构,控制井底动态当量密度与钻进时井底动态当量密度相当的平衡压力固井等配套工艺技术,有效防止了固井施工漏失,解决了水泥浆与油基钻井液污染严重的问题,确保了固井施工顺利,固井质量合格率100%,优质率99.8%,为深井窄密度窗口、油基钻井液固井提供了技术支撑。