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。     

两种评价钻井液对固井质量影响的实验方法

钻井液对固井质量的影响是多方面、多因素的。为了考察钻井液对固井质量的综合影响，在室内确定了以端面胶结和侧面胶结为基础的2种实验方案。经过检测，2种实验方案具有很好的可操作性和可靠性，并在此基础上建立了较为完善的实验评价方法，可用于评价钻井液对固井质量的影响或者检测前置液对滤饼的冲洗情况及前置液对二界面胶结质量的影响。     

油基钻井液固井前置液技术研究进展

国内外对适用于油基钻井液的前置液技术进行了大量研究,主要集中于前置液评价方法和前置液体系材料的研发;目前研究所存在的不足突出表现在前置液评价方法不完善、清洗效率低、前置液用处理剂选材机理研究偏少等。针对上述不足,分析提出前置液技术的发展方向包括建立模拟井下条件并实时观察冲洗过程的评价方法、建立前置液用表面活性剂选材方法、开发与油基钻井液和水泥浆相容性良好的前置液体系等,以促进适用于油基钻井液的固井前置液技术进步,为提高复杂深井及页岩气井的固井质量提供技术支持。     

基于油基钻井液下固井前置液的研究及应用

随着勘探开发的需要,油基钻井液钻井逐步增多,但钻井后井壁存在含油泥饼、套管壁上黏附有油基钻井液,影响固井质量。开发了适合油基钻井液的清油冲洗剂QY-1和清油隔离液GLY-1。QY-1可有效清洗油膜,冲洗率达95%以上。清油隔离液GLY-1密度在1.00~2.20 g/cm3之间可调,悬浮稳定性好,具有良好的抑制能力,与油基钻井液、水泥浆配伍性良好。形成了高密度前置液的多级配制工艺,保证了现场前置液性能与室内实验一致。同时建立了四级冲洗顶替工艺技术,提高了顶替效率,进一步提高固井胶结质量。现场应用5口井,固井质量优良。     

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.     

钻井液转化为固井液固井的研究及现场应用

本文着重介绍ＭＴＣ的固化原理，室内实验结果评价，现场施工配注工艺及应用效果。     

提高水泥环第二界面胶结质量的固井技术

分析了苏北小油田固井水泥环第二界面胶结质量的影响因素,并从井眼准备和使用套管扶正器、泥饼刷、膨胀水泥、前置液等方面探讨了提高水泥环第二界面胶结质量问题。现场数十口井的应用表明,采用合理的固井技术措施后,该地区固井合格率达１００％、良好率达９０％以上,第二界面胶结质量合格率达７６％、良好率达４７％。     

易漏长封固调整井前置低密度钻井液固井法

中原油田为解决固长封固段调整井时易满和固井质量不高的问题,根据平衡压力固井原理,采用了前正低密度钻井液固井的新方法,使施工中环空压力明显低于双密度水泥固井法,防止了井漏;施工中采用标准密度水泥浆固井,保证了长封固段的封固质量。目前该方法已推广应用。     

提高固井界面强度的钻井液研究与应用

在钻井液中加入超细活性矿物和稳定井壁的材料能使固化体水化产物结构致密，固化体本体强度和界面胶结强度得到强化。在钻井液中加入特制活性矿物微晶，能使胶体中存在大量具有较高能量的自由表面，为泥饼水化反应提供有利的场所，降低水化成核反应的势垒，使水化反应充分均匀，固化体结构更加牢固，也就从根本上强化了界面胶结强度。通过室内研究，固化体第一界面的胶结强度提高30％以上，第二界面提高50％以上；现场4口井的应用表明，固井质量全为优质，平均井径扩大率小于4％。     

固井前置液室内评价方法探讨

针对缺乏统一的前置液评价方法的问题,通过调研分析和室内实验研究,将现阶段常用方法分为提高顶替效率和促进界面胶结2大类,并对每种方法的特点及适应性进行了分析。讨论了六速旋转黏度计模拟实验和润湿角测试实验的合理性,提出了相应的量化评价指标。结果表明,实验数据具有很好的重复性及对比性,可以用于前置液体系开发及室内评价。     

新型"钻井"固井液工艺和技术(Ⅰ)

新型“钻井”固井液是兼顾钻井,固井两大功能的油田工作液,它采用第一组分－－潜胶凝组分,和膨润土、水及其它处理剂配制成适于长期循环的钻井液体,潜胶凝成分在此时是惰性的;钻井完成后,在钻井液中加入第二组分－－激活剂或聚合物,把钻井液转化为胶凝浆,将胶凝浆泵入环空,上返于设计高度,候凝使之固化,既完成一次注水泥作业,在现场固井时,可以采用泥饼和井眼环空间时固化胶结或先将泥饼预固化,然后后用胶凝浆固井的施工方式。新型“钻井”固井液体系可归纳为：高炉水淬矿渣,激活剂体;金属化合物,聚合物组成的离子型聚合物体系渣,激活剂体系;金属化合物,聚合组成的离子型聚合物体系;金属化合物、磷酸组成的磷酸盐体系,新型“钻井”固井液技术摒弃了传统的固井工艺和固井材料,有效地解决了在占井,固井过程中出现的循环漏失,液柱回落问题,有助于泥饼及井壁的稳定;有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液的不相容问题,有效地提高了固井质量,特别是第二界面的胶结质量;淡化了顶替要机理和顶替技术,解决了废弃钻井液排放造成的环境保护问题,它的实现将带来钻井,固井一体化的技术革命,介绍了新型“钻井”固井液的工艺路线及其配方设计。     

新型"钻井"固井液工艺和技术(Ⅱ)

为了将新型“钻井”固井液应用于现场,美国壳牌石油公司及几个其它石油公司的一批科研开拓者,在多功能钻井液（UF）性能、胶凝浆特性、泥饼固化、界面胶结等方面作了大量的实验工作,实验研究手段和方法主要是实验室模拟和评估技术,研究设计出一套非常规应用的实验方法。试验包括可装卸滤失岩心的抗压强度和剪切胶结强度实验、激活剂的扩散实验、水平井大型井筒模拟实验和高温高压剪切胶结实验。介绍了新型“钻井”固井液在国内外的现场应用情况以及它的技术优势。     

实用欠平衡钻井钻井液技术

欠平衡钻井钻井液技术是实现欠平衡钻井成败的关键技术之一。针对中国石化新星公司近几年在不同地区施工的30余口欠平衡井所用不同类型的钻井液体系，介绍了低固相聚磺钻井液、无固相盐水聚合物钻井液、低密度乳化柴油钻井液3种钻井液的室内性能评价结果以及现场应用情况，并在此基础上总结分析了各钻井液体系所适用的地层以及其优缺点。无固相盐水聚合物钻井液现场配制简单．成本低廉，特别适用常压碳酸盐岩储层的欠平衡钻井施工，但抗温能力较低．有待于进一步研究；低固相聚磺钻井液是成熟的钻井液体系，适用于水平井以及砂泥岩地层的欠平衡钻井施工；低密度乳化柴油钻井液适用于低压气体欠平衡钻井，但井场安全要求高．成本也相对较高，对油层实施欠平衡钻井，会影响原油的分离，需进一步研究。     

LPS多元硅钻井液提高二界面胶结强度的研究

针对大庆油田三次加密区多压力层系薄油层，差油层的二界面固井质量问题，通过对井壁围岩，泥饼，水泥石的物理和化学结构，组成和成分的分析，研制了一种多元硅界面增强剂LPS。LPS主要由硅醇，低分子量聚合物，有机成膜剂组成。以LPS为主要处理剂研制出一种新型钻井液体系，研究结果表明，LPS多元硅钻井液体系具有液变必合理，抑制剂强，油气层保护性好，能够提高水泥环－泥饼－地层的胶结能力等优点，经5口三次加密调整井的现场试验证明，LPS多元硅钻井液对井壁有较好的稳定作用，在一定程度，有效地提高了二界面胶结强度，利于提高二界面固井质量；钻井液性能优良，保护油气层效果好，井径扩大率较小，满足大庆油田加密调整井钻井要求。     

影响MTC固井液固化因素的探讨

为提高顶替效率、增井固井质量，同时为减少废弃钻井液的排放，保护环境，近年来国内开展了钻井液转变成因井液的ＭＴＣ固井技术研究。ＭＴＣ固井液是通过向钻井液中加入高炉矿渣和其它外加剂配制而成。     

保护油气层的防塌钻井液技术研究

保持井眼稳定和保护油气层不受损害涉及较多的工程环节,存在诸多影响因素,钻井液则是系统工程中的一个重要环节.钻井液是打开油气层的第一种工作液,其性能好坏不仅影响钻井施工的正常进行,而且直接影响油气层保护和油气产量.钻井液密度是钻井液的重要性能指标,直接关系到钻井压差的高低.如果按照钻井压差的大小则可把钻井液技术分为两大类,即正压差钻井液技术和负压差钻井液技术.从油气层保护的角度,分析了钻井液密度与井眼稳定和油气层保护的辩证关系,以及钻井液对油气层的损害机理和相应的保护措施,提出了多元协同防塌新原理,即在处理井眼不稳定现象时,除了要考虑钻井液的因素外,还要综合考虑地质、工程、水力学等方面的因素.重点介绍了目前国内外防塌与保护油气层的稀硅酸盐钻井液、有机盐钻井液、聚合醇(又称多元醇)钻井液和合成基钻井液等代表性钻井液新技术.     

强抑制性有机正电胶钻井液完井液体系研究

新开发的有机正电胶(代号为SDPC)与常规无机正电胶相比，具有更强的正电性，能被水润湿，具有油溶性，与其它钻井液处理剂的配伍性好，具有更强的页岩抑制性、稳定井壁和保护油气层能力。以SDPC为主剂，室内实验对有机正电胶加量和膨润土量的配比、高聚物包被剂、降粘剂、降滤失剂、防塌剂进行了优选，对优选出的强抑制性有机正电胶钻井液完井液体系进行了评价。优选出的强抑制性有机正电胶钻井液完井液高温高压滤失量和粘附系数均较小，老化后终切力较高，携岩能力较强，防塌能力突出，油层保护效果理想，完全满足水平井钻井液完井液对井眼净化、井壁稳定、润滑防卡以及油层保护等方面提出的特别要求，可用于定向井、水平井的钻井作业。     

耐温抗盐聚合物钻井液在中原油田水平井的研究与应用

根据中原油田地层具有高温、高盐、易塌、易漏失的特点。研究了水平井用耐温抗盐聚合物正电胶钻井液。优选出的新型阳离子流型调节剂SPJ-1和SPJ-2，抗温达120℃．抗盐可达饱和。同时SPJ-2又是一种理想的抗温原油乳化剂．SPJ-2乳化的钻井液原油不分层，在120℃时钻井液不增粘。室内试验结果表明，耐温抗盐聚合物正电胶水基钻井液具有良好的井眼净化、摩阻控制、井壁稳定及油层保护等性能。现场应用表明，该钻井液悬屑携砂能力强，流变性能易于控制，在大井眼段排量不能满足要求的情况下，结合短起冲砂能满足水平井及高难度定向井井眼净化的要求；抗盐污染能力强，钻进盐膏层后性能变化小；抑制性能好，井壁稳定。实验井的平均井径扩大率明显低于邻井；井下摩阻小，循环开泵摩阻为30～40kN；保护油气层效果好，岩心静态渗透率恢复值在85％以上。     

固井液与多功能钻井液泥饼整体固化胶结的可行性探讨

研究了MTC固井液和油井水泥浆固井液与多功能钻井液泥饼的胶结状况。试验结果表明，多功能钻井液泥饼的固化反应直接受到固井液水化反应机理和过程的控制。在MTC浆水化反应初期会产生大量发生水化反应必需的可溶性离子，这些可溶性离子渗透到多功能钻井液泥饼内部，为其提供了可激发水化反应的可溶性离子，从而实现了整体固化胶结；而在油井水泥浆与多功能钻井液泥饼的胶结试验中，能够渗透到泥饼内部的大多是Ca^2 ，而Ca^2 离子极易和泥饼中的膨润土颗粒和处理剂发生絮凝反应，形成不会固化而且破坏胶结强度的絮凝产物，剩下的少量Ca(OH）2难以激活多功能钻井液泥饼的水化反应，因此整体固化胶结难以实现。要实现油井水泥浆固化体与多功能钻井液泥饼的整体固化胶结，应该对固井液体系进行必要的改进，使其在水化反应过程中产生的水溶性离子的种类和数量能够满足泥饼固化的需要；同时应该注意研究新的能够激发和促进泥饼固化水化反应的钻井液添加剂，对钻井液进行必要的改进。