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。      

固井用润湿反转剂的研究与应用

注水泥前将黏附在环空界面上的油基钻井液和油膜清除,并将井筒内油基钻井液与隔离液的混合液转变成水润湿体系,是提高固井质量的关键因素,为此笔者研发了针对油基钻井液用润湿反转剂PC-W31S和PC-W25L,其加量范围为:PC-W31S为0.5%~1.0%（占水的质量百分数）、PC-W25L为5%~10%（占水的质量百分数）,并探讨了其作用机理;重点研究了该润湿反转剂对隔离液水润湿能力的影响,2者相互促进,复配使用。评价结果表明,以PC-W31S和PC-W25L为主剂的隔离液占混合液（油基钻井液与隔离液）的体积分数不大于50%,可使混合液从油连续相完全转变为水连续相;该隔离液冲洗黏有油基钻井液的转子,冲洗效率达80%以上,冲洗后的界面为水润湿;且与油基钻井液、水泥浆的流变相容性良好,对水泥浆稠化时间和抗压强度的影响均在可控范围内。该产品在LD8-1-7井成功应用,并中标东南亚某固井项目。      

油基钻井液用冲洗液BCS-020L研制及应用

油基钻井液完钻井井壁及套管壁上附着的油浆、油膜会影响固井界面的胶结性能。为了改善水泥环与环空界面的亲合性,提高界面胶结强度,研发了BCS-020L冲洗液体系。实验结果表明,BCS-020L冲洗液与钻井液、隔离液均有较好的相容性,对井壁和套管壁上附着的油基钻井液具有良好的冲洗效果,冲洗效率达到80%以上;对环空界面具有良好的润湿改性作用,可以有效促进水泥环与环空界面的胶结。该冲洗液体系在玉门油田柳平1井取得成功应用,固井质量优良。     

井筒高含水型微乳液冲洗液研究

随着油气资源开采的不断发展,油基钻井液因其优异的性能而广泛使用,这使得钻井后井筒井壁的润湿性转变为油润湿,影响固井水泥浆的胶结质量。通过冲洗液对井筒井壁上黏附的油基钻井液进行清洗,并转变其润湿性为水润湿是提高水泥胶结质量的有效措施之一。以EAB-40、SDBS、正丁醇、煤油、水为原料,制备了高水量（≥80%）型微乳液冲洗液,研究了微乳液的气泡率、清洗能力以及对岩心的润湿性转变能力,将微乳液制备成隔离液,通过隔离液清洗实验探究了隔离液的清洗性能以及与水泥浆、油基钻井液的相容性。结果表明,微乳液冲洗液的起泡率为17.07%,清洗率为可达99%以上,且对岩心具有优异的润湿性转变能力;同时所配制的隔离液对油基钻井液的清洗效率仍可达99%以上,且与油基钻井液和水泥浆混合后仍具有良好的相容性。此研究获得了一种清洗效率高、气泡率低、相容性好的清洗井筒用高含水量型微乳液冲洗液。     

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。     

适合页岩气固井的洗油隔离液的研究与应用

为了清洗页岩气水平井中的油基钻井液,提高固井后水泥环与环空双界面的胶结质量,开展了室内洗油冲洗隔离液的研究。采用化学清洗与物理冲刷相结合的方法,根据不同类型的表面活性剂复配的协同作用,研制出具有润湿、清洗、隔离、防塌等功能的ＬＷＧ 洗油隔离液,可迅速清除环空壁面的油基钻井液,产生较高的内摩擦力和液相黏度,实现任意加重,利于清除黏稠的高密度油基钻井液,防止因水基隔离液用量大而导致的页岩坍塌问题。该隔离液满足了不同页岩气井况的固井要求,已成功在１０ 余口页岩气水平井固井现场得到应用,主要油气层位固井质量合格率达１００％,优质率达８０％以上。     

丁基羟基茴香醚提高冲洗液抗高温性的研究

针对油基钻井液难清洗，易与水泥浆产生絮凝，影响固井质量的问题，制备了以糠醛作为清洗助剂的水基冲洗液TGD-65。为使TGD-65适用于高温条件下的固井作业，引入了BHA （丁基羟基茴香醚）作糠醛高温稳定剂，并制备了TGD-60。实验结果表明，BHA可明显提高糠醛在高温条件下的稳定性，使TGD-60在160℃下对油基钻井液仍具有很好的乳化分散作用，可完全破坏油基钻井液的结构，使其分散成细小的液滴，从而转变为水包油状态。同时，高温处理后的冲洗液TGD-60对油基泥饼具有良好的润湿性，其在高温条件下的冲洗效率也由TGD-65的79.71%提升至99.18%。      

油包水钻井液耐高温冲洗液YJC-1的研究与应用

冲洗液YJC-1主要由有机溶剂、表面活性剂和螯合剂组成,具有对油包水钻井液强力渗透、增溶、乳化和螯合的复合效果,能在短时间内迅速有效地将附着在井壁、套管壁上的油浆、油膜洗净,冲洗率达100%,使井壁和套管壁从"油湿"变成"水湿"状态,有利于水泥石的界面胶结,即冲洗后界面胶结强度有所增加.通过应用螯合剂,很好地解决了冲洗液与油包水钻井液的相容性问题,提高了冲洗液的耐温性能(耐温高达200℃).现场应用了4口井,固井质量优质,表明冲洗液YJC-1提高了油包水钻井液完钻井的固井质量.     

油包水钻井液耐高温冲洗液JYC—1的研究与应用

冲洗液YJC－1主要由有机溶剂、表面活性剂和螯合剂组成,具有对油包水钻井液强力渗透、增溶、乳化和螯合的复合效果,能在短时间内迅速有效地将附着井壁、套管壁上的油浆、油膜洗净,冲洗率达100％,使井壁和套管壁从“油湿”变成“水湿”状态,有利于水泥石的界面胶结,即冲洗后界面胶结强度有所增加。通过应用螯合剂,很好地解决了冲洗液与油包水钻井液的相容性问题,提高了冲洗液的耐温性能（耐温高达200℃）。现场应用了4口井,固井质量优质,表明冲洗液YJC－1提高了油包水钻井液完钻井的固井质量。     

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。      

提高定向井第二界面胶结质量的钻固一体化技术

定向井由于其井眼轨迹复杂、套管不易居中,导致固井顶替效率低、泥饼清除困难。而顶替不干净的钻井液和未清除的井壁泥饼与水泥浆不相溶是固井第二界面胶结质量差的主要原因。钻固一体化技术的实质是在钻井液中引入一种可固化的潜活性胶凝材料,在井壁形成可固化的泥饼,固井时通过补充潜活性材料和加入激活剂可将其转换做为固井液,有效解决了钻井液与固井液不相溶的难题。该技术在两口定向井成功应用,有效提高了油层段的第二界面胶结质量,有效防止了各种流体层间窜流的可能性。     

河南油田浅层稠油水平井钻井工艺技术研究

河南油田采用水平井开采主要稠油上产区块可以大幅度提高油藏接触面积,增加产量。以楼平5井为例,主要从井身结构与井眼剖面设计、轨迹控制技术、钻柱优化设计、钻井液和固井技术方面介绍了水平钻井施工中的关键技术,为浅层稠油水平井钻井工艺技术的应用提供技术基础。     

HY-100注水泥压塞液的研制与应用

针对油气井固井后,电测固井质量时测井仪器遇阻超高这一难题,研制开发出了一种阳离子聚合物作为悬浮剂为主的HY-100注水泥压塞液。该压塞液在华北、大庆和冀东等油田应用704口井,成功率100%,完全解决了电测遇阻超高这一难题。     

用水泥浆封固井壁实施近平衡钻井

在钻进过程中,为了保证井下安全,实施近平衡钻井,人们往往采用技术套管来封固流砂层、易垮塌层、水层及多个压力层系的井段。但这样做的不足之处是:在未下技套之前遇到复杂井段不易对付;下技套耗资较大;受井身结构的限制或探井未知因素的影响,往往仍有一些复杂地层技套没有封掉,从而影响到正常钻进。江苏油田在实践中摸索了用水泥浆封固复杂井段,从而实现安全钻进的目的。即在钻过复杂井段后,注入一定量的水泥浆,关井憋压,使水泥浆渗入地层,胶结了流砂砾石,堵住了水层,增加了井壁的稳定性。在闵20-13井及墩1-3井,应用挤水泥的方法封固了上部的流砂层、砾石层、下部的易坍塌层,使打开目的层的钻井液密度由过去的1.15g/cm3和1.16g/cm3分别下降至1.05g/cm3和1.08g/cm3,有效产油量增加。另外,上部井壁的稳定对于下一步采用乳化柴油进行近平衡钻井打下了基础。     

无粘土钻井完井液在小眼井径向钻进中的应用

为了更好地保护油气层,在总结以往柔管径向钻井完井液体系的基础上,胡径１２－１５２井采用无粘土钻井完井液体系进行柔管钻进。文中介绍了该体系的配方及维护处理措施,并对共性能进行了评价。现场应用结构表明,无粘土钻井完井液各项性能指标良好,能很好地满足钻井工程的需要。胡径１２－１５２井经测试出油量大大提高,达到了预期目的。     

油基钻井液下水泥浆抗污剂的研究与应用

针对目前油基钻井液下水泥浆易被污染,固井质量难以保证的问题,运用实验方法结合理论分析,开展了抗污染水泥浆体系的研究。利用人工岩心法证实了油基钻井液对固井质量有较大影响,特别是对二界面胶结强度影响最大。通过实验分析了基础水泥浆被油基钻井液污染后性能的变化,研制出了一种主要成分为烷基酚聚氧乙烯醚的抗污染剂Anti-P。室内实验结果表明,将1%抗污剂Anti-P加入水泥浆中,在水泥浆被少量油基钻井液污染后（小于10%）,水泥浆性能不受影响,保证了固井质量。将其在多口井进行应用,效果良好。该成果填补了目前抗污染水泥浆体系的空白,值得进一步研究推广。      

多功能钻井液可提高固井质量

矿渣是一种潜在的水硬材料,在水基钻井液中加入少量细目矿渣即配成多功能钻井液。固井时,用多功能钻井液和矿渣,并加适量激活剂即配制成矿渣钻井液固化液,可实现固井。文中介绍了多功能钻井液的性能和固化试验,矿渣钻井液固化液中激活剂扩散试验及抗压强度、流变性、稳定性、初终凝时间和硫酸盐侵蚀试验。认为,多功能钻井液在井下条件下,时间长了也可固化;激活剂能扩散到滤饼和未被顶替走的多功能钻井液中促其固化;矿渣水泥石能抗硫酸盐侵蚀,可满足固井要求。多功能钻井液提高固井质量技术特别适用于大位移井、水平井固井。     

河南油田稠油井一体化固井技术研究

针对河南油田稠油井第二界面汽窜问题,开展了油井水泥-泥饼-地层整体胶结一体化固井技术研究。该技术是在不改变现有钻井液、水泥浆体系及性能的基础上,采用化学方法实现水泥环-泥饼-地层的整体胶结,达到大幅度提高固井第二界面胶结强度的目的。通过室内配伍性实验及胶结强度测试,证实了泥饼改性剂(GM-Ⅰ)、凝饼形成剂(GA-Ⅱ)与钻井液、水泥浆配伍良好,水泥环-泥饼-地层的整体胶结作用使固井第二界面胶结强度提高到200%以上。6口井的现场应用表明,固井第二界面胶结质量较邻井显著提高,解决了稠油井第二界面汽窜问题。     

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。      

"双保"型改性天然高分子基钻井液技术

为解决轮古地区井径扩大率偏高、潜山地层顶部界面难于测准等难题,也为同时实现对油气层及环境的保护,研究开发了"双保"型改性天然高分子基钻井液体系,合成了该体系所需处理剂,包括天然高分子包被剂IND30、天然高分子降滤失剂NAT20、无荧光白沥青NFA-25和聚合醇PGCS-1.评价了该体系的基本性能和抗温、抗污染能力,在3口直井和2口水平井中进行了应用试验.应用结果表明,该钻井液性能稳定,流变性独特,粘度和切力低,起下钻畅通,钻头、钻具无泥包现象;井壁稳定,无垮塌、掉块现象;抑制性强,返出钻屑棱角分明,代表性极好,同时具有良好的润滑性;"双保"型改性天然高分子基钻井液性能,不但优于常规聚磺钻井液,而且优于环保A体系,处理剂消耗数量及使用品种大大减少,使分析问题、找原因及维护、处理简单化.该体系单个处理剂EC5o值均大于30000 mg/L,现场井浆EC50值大于100000 mg/L,达到可排放标准;同时渗透率恢复值大干90%,表明其有良好的保护油气层特性;该钻井液所用材料无荧光;体系无油、无腐蚀,设备卫生清洁.