提高第二界面固井质量的钻井液与前置液研究

针对提高第二界面固井质量的问题．研究出了多功能钻井液和SF-1冲洗前置液。对这两种体系的性能评价表明：加入矿渣后多功能钻井液的滤失量大大降低．泥饼的胶结强度提高，从而降低了钻井液对地层的损害；加有活性组分的SF-1前置液具有较强的稀释钻井液、降低粘度和切力的作用，提高了钻井液和水泥浆的相容性。现场应用表明．多功能钻井液须与MTC固井液配合使用．才具有提高第二界面固井质量的效果；SF-1前置液改善了水泥环与套管和水泥环与井壁的胶结环境．增强胶结力，提高了水泥浆的顶替效率．有效地提高了固井质量。密度介于钻井液与水泥浆之间的加重前置液在现场使用效果良好．固井质量优质，钻井液与水泥浆界面清晰。     

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。     

适用于油基钻井液的高效前置液的研究与应用

中国适用于油基钻井液的前置液品种较单一,可选性差,且它们的冲洗效果、与油基钻井液的相容性等性能尚有待完善。因此,研制出了用于油基钻井液完钻井的高效前置液。介绍了前置液的组成及作用机理并对其性能进行了评价。该前置液在现场应用了10口井,其中2口井固井质量为合格,8口井固井质量为优质。现场应用表明：该前置液能够提高界面亲和程度,解决了前置液与油基钻井液和水泥浆的相容性问题,提高了油基钻井液完钻井的固井质量。     

前置液体系在龙17井固井中的应用

龙17井是中国石油天然气集团公司川庆钻探工程公司和中国石油西南油气田公司在九龙山构造的一口重要预探井，设计井深为5 850 m。为解决Φ177.8 mm套管悬挂固井前钻井液漏失严重的难题，经固井专家对固井方案和工艺设计的研究，决定采用西南石油大学研制的具有高效抗污染和提高界面胶结质量的前置液体系。应用结果表明，前置液在改善界面胶结质量和保证有效层间封隔的效果明显，不仅能保证固井施工安全，而且还避免了因顶替效率低、界面胶结质量差导致的测井质量差和潜伏的环空油气水窜问题。     

页岩气高密度固井前置液实验研究及优化

在页岩气固井作业中,通常会采用前置液来解决由于水泥浆与钻井液不相容引起的浆体稳定性差、地层漏失及固井质量差等问题,但是由于前置液加重剂颗粒级配不合理和清洗井壁效果不理想,会导致井内混浆多,水泥与井壁胶结质量差,进而影响前置液防漏堵漏效果和水泥石的强度。因此,室内研究了一种清洗型隔离液（C21L）,对高密度加重C21L与水泥浆、泥浆之间的配伍性研究,抗高温性等性能进行了评价。实验结果显示,C21L具有良好的抗温性,在水泥浆和泥浆中加入该前置液有效改善了混浆的流动性,且清洗效果好,为页岩气高密度固井作业奠定了技术基础。     

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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。     

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。     

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。      

一种页岩气井表层套管和技术套管固井用泥饼固化剂

为进一步解决页岩气井表层套管和技术套管环空带压难题,介绍了一种适用于水基钻井液条件下的泥饼固化剂GJE.性能评价结果表明,采用GJE的固井二界面胶结强度较未采用GJE的固井二界面胶结强度提高了24.65～29.67倍,且GJE与页岩气井表层套管和技术套管用钻井液、前置液和弹韧性防气窜水泥浆体系具有良好的相容性,满足固井...     

固井前置液冲洗效率评价方法——改进的旋转黏度计法

冲洗效率是评价固井前置液性能的关键指标，直接影响着前置液优选、用量与排量设计，进而影响固井质量。为了克服评价前置液冲洗效率的传统旋转黏度计法存在的结果误差大、重复性差等方面的不足，改进了转筒结构和残留钻井液质量确定方法，实验分析了改进措施的有效性和适用性，并利用改进后的评价方法对Y井区页岩气水平井固井前置液洗油剂类型进行了优选，优化了前置液冲洗时间。研究结果表明：①改进后的方法避免了转筒内壁无法被有效冲洗与转筒上残留冲洗液或清水的影响，大幅度提高了实验结果的准确性和可重复性，多次平行实验结果的标准偏差均在3%以内；②准确性和可重复性的提高，使得不同实验条件下的实验结果具有可对比性；③对Y井区页岩气水平井固井而言，S80洗油剂具有最高的冲洗效率，前置液用量按照冲洗时间8～10 min时设计具有较高的冲洗效率和经济性。结论认为，改进后的旋转黏度计法能够准确评价前置液冲洗效率，可以为前置液优选和应用工艺参数优化提供依据。     

大港油田段六拔区块调整井固井技术

大港油田段六拨区块油层埋藏深、储层井段长,受长期注水与边底水的综合影响,造成多套压力并存,油水关系复杂,导致固井质量难以提高。在分析前期固井资料的基础上,结合现场实际情况提出:固井前调整硅基钻井液的流变性能及pH 值是清除井壁“虚滤饼”的技术关键;通过采用水化热测试,优化出了液固态转变时间短、速硬、早强的水泥浆配方,并采用了加重隔离液、高密度领浆及常规密度尾浆的倒浆柱结构和过平衡压力固井技术。在段六拨区块应用了段38-30 井等12 口井, 合格率100%,固井质量优质段率由23% 提高到了72%,形成了一套适用于大港油田调整井的固井技术。     

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。     

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．     

糖甙钻井液井况下的固井技术

南海北部湾海域涠洲组硬脆性泥页岩地层水敏性极强,以前使用常规水基钻井液钻井,经常发生井壁坍塌、卡钻等复杂事故。在2007年进行的WZH6-9-3探井作业中,选用了一种新型的水基钻井液SMB糖甙钻井液体系,该钻井液不但具有优良的抑制性和润滑性,而且还能满足环保排放的要求,非常适合水敏性地层的钻井作业。虽然,SMB钻井液体系具有很多优点,但是其主要成分"糖甙"对固井水泥浆却有很强的缓凝作用,这给后续的完井作业,特别是固井带来了非常严重的影响。在这口探井的?244.48 mm油层套管固井中,针对上述固井难点,通过大量的室内试验研究,筛选出了受糖甙钻井液影响小的水泥浆体系,并研制开发了一种专门针对糖甙钻井液的新型前置冲洗液。该井段固井施工顺利,固井质量优良,完全满足测试要求。     

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。     

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。     

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。      

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。     

Development and Evaluation of a New Nanometer Based Spacer NMS-I

In view of the inadequate cementing quality in the cementation for long isolation intervals of oil and gas wells, and considering the field practice in Tarim Oilfield,a nanometer material LC-212 was introduced as the base stock to experimentally develop a new spacer system NMS-I,in combination with other materials,including a chemical gel plugging agent,carboxymethyl cellulose and barite.Experimental results indicated that the system had a wide adjustable range of density,good rheological property,static stability and compatibility with cement slurry.It also showed no flocculating or thickening effect on the water-base drilling fluid and low-density cement system.Meanwhile,the capacity of lost circulation control and the influence of the spacer on the second interfacial cementing strength were evaluated by a self-made lost circulation simulator and shearing test facility.The results showed that the spacer had favorable plugging and flushing effect,and the second interfacial cementing strength can be greatly improved.Moreover,based on the experiments,the mechanisms of spacer function were analyzed.The results obtained from the investigation offer a novel approach to resolving some practical problems in cementing jobs.     

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。