基于油基鉆井液下的固井前置液技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究

崔嵬

摘 要：油基鉆井液在頁巖氣井中應(yīng)用廣泛，但嚴(yán)重的影響了固井質(zhì)量。從油基鉆井液最膠結(jié)質(zhì)量的影響著手，開展了固井前置液室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究和評(píng)價(jià)，得到了適用于油基鉆井液下的固井前置液體系。

關(guān)鍵詞：固井前置液;固井質(zhì)量;頁巖氣;油基鉆井液

油基鉆井液有效的降低了頁巖氣井鉆井過程中的工程復(fù)雜，但對(duì)沖洗效果和隔離液提出了更高的要求。為保證油基鉆井液下的固井質(zhì)量，清除套管和井壁界面上的粘附物、有效隔離水泥漿和油基鉆井液，提高界面膠結(jié)強(qiáng)度和水泥石抗壓強(qiáng)度，開展固井前置液研究具有重要作用。

1 油基鉆井液對(duì)固井質(zhì)量的影響

油基鉆井液在國內(nèi)外使用廣泛，具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性、流變性、強(qiáng)抑制性和抗污染能力，可調(diào)的密度范圍大等優(yōu)點(diǎn)，有效的保證了鉆井安全。但是，固井過程中套管壁和井壁上由油基鉆井液形成的油膜很難被驅(qū)替，若驅(qū)替效果不佳，將導(dǎo)致固井質(zhì)量下降。因此，油基鉆井液下固井質(zhì)量的問題主要體現(xiàn)在頂替效率和第二界面的膠結(jié)程度。

實(shí)踐證實(shí)，油基鉆井液嚴(yán)重降低了固井過程中水泥環(huán)二界面膠結(jié)強(qiáng)度，由于油基鉆井液的化學(xué)惰性、粘附性和潤滑性等，水泥漿和油基鉆井液不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致形成一個(gè)無強(qiáng)度的、光滑的膠結(jié)面，從而大幅降低二界面膠結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)，油基鉆井液中加入了大量的化學(xué)試劑，也會(huì)對(duì)二界面膠結(jié)程度產(chǎn)生影響。

2 固井前置液實(shí)驗(yàn)研究

2.1 沖洗效率實(shí)驗(yàn)方法

筆者通過開展大量實(shí)驗(yàn)，確定采用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)捆附砂紙法進(jìn)行沖洗效率評(píng)價(jià)，將陶瓷濾芯安裝至透明鋼化玻璃內(nèi)以便更直觀的對(duì)沖洗效果進(jìn)行觀察（圖1）。為更好的模擬現(xiàn)場情況，采用相關(guān)儀器對(duì)排量、壓力和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)方法如下：

①模擬井壁采用可滲透、具有微孔隙的陶瓷濾芯，確定初始陶瓷濾芯質(zhì)量為m0;②將油基鉆井液裝入漿筒，并放入稱量好的陶瓷濾芯，對(duì)筒內(nèi)施壓1MPa并保持10min不變，以使得油基泥餅附著在陶瓷濾芯表面;③將附有泥餅的陶瓷濾芯進(jìn)行懸掛晾20 min后稱取質(zhì)量m1;④沖洗評(píng)價(jià)儀中放入附有泥餅的陶瓷濾芯，旋上頂蓋并調(diào)節(jié)水閥，通過控制排量進(jìn)行沖洗;⑤按照標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行沖洗后，取出并晾干陶瓷濾芯，再次稱取陶瓷濾芯質(zhì)量m2;⑥采用公式計(jì)算沖洗效率（沖洗效率=（m1- m2）/（ m1–m0）×100%）。

本次采用清油劑為20%下，沖洗8min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明沖洗效率達(dá)到96.8%，陶瓷濾芯基本無油污附著，完全符合技術(shù)指標(biāo)。為更好的說明沖洗效率，我們對(duì)清油劑加量為10%，溫度為60℃，流速排量為1.16 m/s，沖洗時(shí)間為6min、8min、10min、12min進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其沖洗效率分別為86.4%、92.1%、95.5%和98.3%。

2.2 隔離液實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

筆者確定了隔離液組成為水+加重劑+懸浮穩(wěn)定劑+清油劑。懸浮穩(wěn)定劑主要是為了懸浮固相顆粒和加重劑，為高分子材料，能較好的防止固相顆粒沉降，保證隔離液的粘度，利于頂替鉆井液。隔離液配方為：水+加重材料（重晶石）+穩(wěn)定劑+清油沖洗劑，實(shí)驗(yàn)性能結(jié)果如表1所示。實(shí)驗(yàn)表明隔離液密度調(diào)節(jié)范圍較廣，為1.00-2.30g/cm3，由于懸浮穩(wěn)定劑的作用，保證了攜帶作用，不僅抑制井壁坍塌，還可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)替、清油的目的。

3 結(jié)論

頁巖氣是我國油氣上產(chǎn)的關(guān)鍵，通過研究形成了油基鉆井液下的前置液體系技術(shù)，較好的保證了清油效率，隔離液密度范圍可調(diào)，保證了固井質(zhì)量，為油基鉆井液下的固井技術(shù)提供保障，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王薦，岳前升，吳彬，等.油基鉆井液井筒清洗技術(shù)室內(nèi)研究[J].海洋石油，2008，28（4）：73-76.

[2]王廣雷，吳迪，姜增東，等.固井沖洗效率評(píng)價(jià)方法探討[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39（2）：77-80.