抗高钙盐白油基钻井液冲洗液室内研究

油基钻井液完钻后残留在套管和井壁的油污会影响固井水泥与地层的胶结强度,严重时可导致固井质量。为有效清洗残留的油污,提高水泥环与地层之间的亲水性,本文分析了5#白油的组份及碳数分布,构建了一套抗高钙盐白油基钻井液冲洗液,并对其润湿性和清洗能力进行了评价。实验结果表明,研制的冲洗液能够将油基泥浆表面的亲油性变为亲水性,大大提高固井水泥浆的胶结质量,同时,冲洗液对泥饼表面残余油污具有很好的清洗效果。     

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。     

高压窄密度窗口油基钻井液固井技术

海上油田固井作业面临着高压窄密度窗口易发生漏失和气窜,油基钻井液环境下固井井壁滤饼清洗困难,大斜度定向井固井顶替效率低等诸多挑战。在分析相关固井技术难点的基础上,采用高密度冲洗液提高对油基钻井液套管壁及井壁滤饼的清洗质量;选用聚合物增强水泥浆体系,在固井压耗动态计算及压稳计算的基础上优化双凝水泥浆柱设计,实现防漏及压稳储层;采用旋转尾管固井技术实现固井过程中尾管旋转,提高冲洗液的洗井质量及水泥浆顶替效率。上述技术措施在涠洲油田压力系数高达1.61 g/cm3、高气油比达358 m3/m3、密度窗口仅0.12 g/cm3 的油基钻井液固井施工中成功应用,固井质量评价优良,表明该套海上油田固井技术能够满足高压窄密度窗口油基钻井液的固井需求。     

油水双效PC-W21L冲洗液在PY30-1气田固井作业中的应用

使用油包水钻井液钻进时,井壁和套管壁上会粘附着一层油浆、油膜,它将导致水泥环界面胶结性能较差,该种情况下水泥石的界面胶结强度几乎为零,这将严重影响固井质量及油田的勘探开发。为了满足PY30-1气田大位移井钻井作业,下部12 14 in井段使用的是油基钻井液钻进,而上部地层存在断层,容易发生漏失,故上部17 12 in(1in=2.54cm)井段使用价格低廉的水基泥浆。笔者进行研究和筛选,最终确定采用油水双效冲洗液PC-W21L,它是由一系列环保溶剂组合而成的一种环境友好的材料,就该冲洗液对油基、水基泥浆的清洗性能进行了评价,结果表明,该冲洗液具有良好的清洗能力;并与泥浆、隔离液及水泥浆进行相容性试验,结果表明,该冲洗液与泥浆、隔离液及水泥浆均有较好的相容性。油水双效冲洗液PC-W21L在现场PY30-1气田6口井的固井作业中得到了成功的应用,固井质量优良。     

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。      

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。     

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.     

高效驱油清洗液的研制与现场应用*

页岩气水平井油基钻井液施工过程中,泥饼和油膜清除困难,易出现固井质量差、甚至环空带压等工程技术难题。基于微乳增溶原理,以脂肪醇、环氧乙烷和环氧丙烷为原料制备了改性聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物表面活性剂,并与十二烷基苯磺酸钠复配制得驱油清洗剂QX-1。将QX-1与隔离剂GL-1、加重剂重晶石粉(23μm)和水混合制得高效驱油清洗液。评价了该清洗液的沉降稳定性、清洗效率、界面胶结强度及相容性等,并在涪陵页岩气井产层固井进行了现场应用。结果表明,高效驱油清洗液在60～90℃下的沉降稳定性良好,驱油清洗效率高。QX-1加量为20%时,高效驱油清洗液对模拟固井一界面的清洗效率达93.94%,对模拟固井二界面的泥饼去除效率达91.16%;且清洗后的界面具有润湿反转特性,有效增大了界面的胶结强度。现场应用结果表明,高效驱油清洗液与涪陵页岩气田油基钻井液和固井水泥浆的配伍性良好,固井合格率100%,固井优质率达92.73%,可改善由于界面胶结质量差导致的套管环空带压问题。表6参13     

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。     

油基钻井液钻井的固井技术难点与对策分析

油基钻井液具有优良的抑制性及抗温性等优点,近年来在复杂深井和页岩气井中得到了大量应用。由于油基钻井液与固井水泥浆间存在相容性问题,因此为固井工程带来诸多难题。为促进油基钻井液的应用,提高固井质量,在总结国内外研究现状基础上,分析指出油基钻井液钻井的固井难点主要包括井壁和套管清洗困难、滤饼难以清除、前置液评价方法不完备、流体接触污染严重、顶替效率低等。针对上述难点,提出应加强高效前置液体系、前置液性能评价方法与相应装置、油基钻井液驱替与置换机理研究,形成适用于油基钻井液钻井的配套固井技术。     

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。      

微乳液油基钻井液清洗液的研制与应用

针对微乳液型油基钻井液清洗液适用温度范围窄,且在高盐情况下易失效的问题,选用非离子表面活性剂BrijA和阴离子表面活性剂SJB制备了一种耐温抗盐的油基钻井液清洗液PF-MOCLEAN。通过室内实验,研究了表面活性剂的配比和浓度对PF-MOCLEAN清洗效果的影响,确定了油基钻井液清洗液PF-MOCLEAN的最优组成,即SJB与Brij A的复配比为2:1,且2者总加量为60%。清洗液PF-MOCLEAN遇到油基钻井液后能够自发增溶油相形成微乳液,具有界面张力超低、增溶能力强、扩散速率快等优点,能够在40~120℃及高盐含量下有效地清除黏附在套管和井壁上的油基钻井液,清洗效率高达95%,并将套管和井壁的润湿性由亲油性变为亲水性,有利于储层保护和现场固井作业。该剂在南海区域取得了很好的应用效果,应用前景广阔。      

水性丙烯酸树脂在油包水钻井液中的作用

现阶段广泛使用的油基钻井液降滤失剂沥青类和腐植酸类产品存在增黏严重、加量大、降滤失效果有限或抗温性能不理想等缺点。利用乳液聚合的方法,以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸作为单体,合成了一种水性丙烯酸树脂材料WAR,并使用红外光谱对其结构进行表征。热重分析表明单剂抗温可达237℃（失重2%）以上。分别在常规油基钻井液和无土相油基钻井液体系中,从乳液稳定性、流变性、降滤失性、封堵性和抗温性5个方面来综合评价WAR。实验结果表明:水性丙烯酸树脂对稳定乳液有非常积极的作用,放置24 h后基浆乳化率依然可达100%;WAR对油基钻井液流变性影响较小,具有突出的降滤失、封堵和抗温性能:180℃高温高压滤失量可以降至5 mL之内,且滤饼致密;180℃老化16 h后正向封堵率可达75%以上,反向封堵率可达70%以上;与氧化沥青进行对比实验表明,水性丙烯酸树脂综合性能优于氧化沥青。此外,文中分析了水性丙烯酸树脂在油包水钻井液中的作用机理。      

抗高温无固相弱凝胶钻井完井液技术

针对委内瑞拉西部BARUA区块产层泥砂岩互层多,砂岩胶结不充分,地层松散、易塌易漏、地温梯度高以及Barua区块油藏物性较差,产收率低的问题,为了保持井壁稳定、减少表皮污染,通过室内实验研究了BH-ELASTICOHTHP体系。该体系按照“流体套管技术”理念,利用体系高黏度特点,配合白云质碳酸钙有效封堵产层孔喉,稳定井壁和降低表皮污染;利用低剪切速率黏度高的特点实现井底净化和钻屑返出;该体系还具有抗高温、抗腐蚀性强、主剂材料易降解等优点,适用于低密度、低渗、成岩性差的地层。MGB-0066井现场试验应用表明,BH-ELASTICO-HTHP体系防漏防塌能力强,对储层和环境保护性好,该井产量超过邻井产量30%以上,达到了安全钻井和提高油井产量的双重目的。BH-ELASTICO-HTHP体系的“流体套管技术”理念也为老油田及低油藏物性油田的增产增收指出了方向。      

一种可视化冲洗液评价装置与方法

目前,国内外对冲洗液冲洗效率的评价没有统一的方法和手段,近年来也有一些评价装置的研制与使用,但不能真实模拟现场,不能定量评价冲洗液性能。中原固井公司结合现场实际应用,设计了一种冲洗液评价装置与方法,该装置主要由储液罐、循环泵、流量调节阀、流量计、模拟井筒、回流管、温控加热器、排液口、滚轮等组成,能够模拟现场冲洗液的配比、冲洗时间、冲洗流速等技术参数,同时,井筒采用透明玻璃管,实现冲洗效果可视化。其可以根据目视结果更加准确地确定冲洗时间,同时也便于调整并确定达到最佳冲洗效果的临界流速,是一种既能定量又很直观地评价冲洗效果的装置,能够充分满足现场需要。      

页岩气长水平井段防气窜固井技术

页岩气开发的核心技术为水平井配合大型水力压裂,而固井质量不佳已成为页岩气完井和实施储层改造的主要瓶颈问题。为此,以四川盆地页岩气开发区块为例,探索了水力压裂作用下保持水泥环力学完整性的方法及其配套工艺技术措施。研究结果表明:(1)采用模拟套管刚度的近钻头三扶正器通井钻具组合,可以降低长水平段页岩气井套管下放难度,提高下套管时效和安全度;(2)研制的高效洗油冲洗隔离液体系在常温至120℃下的冲洗效率均大于90%,能够保证水泥浆对油基钻井液的顶替效率和井壁的有效胶结;(3)确定了该区长水平段固井韧性防窜水泥浆凝固后的性能——水泥石弹性模量应小于7 GPa、三轴强度最好大于40 MPa,以减轻和避免压裂时的水泥环破坏;(4)形成的钻井液调整、预应力固井、地面高压泵注工艺等配套技术提高了页岩气井固井质量。2015—2016年期间运用上述系列固井技术在四川盆地开展了85口井固井作业,平均井深4 832 m,平均水平段长1 560 m,固井质量优质率达89.58%;水平井固井后候凝期间无环空带压,钻完井及试油期间环空气窜得到明显改善。结论认为,该配套技术可以保证并提高长水平段页岩气井的固井质量。     

鲁迈拉油田易漏层固井技术研究与应用

鲁迈拉油田地质条件复杂,此区块的Dammam、Hartha层位地层破裂压力低,技术套管固井易发生漏失,而且地层岩性导致井眼不规则,存在大肚子和缩径井眼,固井顶替效率低,使固井质量难以保证。研制了密度为1.00~1.80 g/cm3的低摩阻塞流前置液体系,该体系以非聚合物类悬浮剂DF-1和冲洗剂DF-3为主剂,用有机溶剂DF-4作流型调节剂,可降低前置液环空循环摩阻,具有冲洗能力强、流变性可调性好的特点,提高了低返速条件下环空顶替效率。研制了密度为1.00~1.35 g/cm3的低密度水泥浆体系,该体系采用纳米硅溶胶作稳定剂,提高了沉降稳定性,体系48 h室温抗压强度大于14 MPa。优化了一系列固井配套技术,形成一套适合该区块的综合固井技术。现场试验5口井,无漏失发生,固井质量合格井段较之前提高了21%,取得了良好的应用效果。     

裸眼水基钻井液替换油基钻井液技术

塔里木油田库车山前克深区块“库姆格列木群”层位岩性属于复合盐膏层,该盐膏层具有压力系数高、裸眼长、易塑性变形等特点,均用油基钻井液钻进。KS603井钻遇该层位中途完钻时发生井漏,为避免油基钻井液在下套管过程中出现恶性井漏,采用欠饱和盐水钻井液替换油基钻井液完成中完作业。施工过程中,在隔离浆中加入高碱比抗盐钙降黏剂碱液,利用碱液的稀释特性与OH-离子对油基钻井液中Ca2+的中和作用,使隔离浆始终保持较低黏切;因隔离浆中不能加入堵漏材料,在隔离浆之后的第一罐井浆中加入8%堵漏剂,提高井浆的防漏能力,避免替浆过程中发生井漏;为保证盐膏层井壁稳定,替浆密度为2.39 g/cm3,严格控制钻井液中的Cl-含量不小于1.8×105 mg/L,避免盐晶颗粒过多地溶入钻井液中,同时使用盐重结晶抑制剂NTA-2;下套管前进行承压堵漏作业。钻井液性能稳定,在中完作业过程中光钻铤、单扶、三扶、四扶通井、测盐层蠕变静止72 h后四扶通井、下套管、固井作业均一次性成功,井壁稳定、井下安全。      

表面活性剂型可加重固井前置液作用机理及应用

表面活性剂型可加重固井前置液是摈弃常规固井前置液中使用的无机和有机聚合物类悬浮剂，直接利用表面活性剂通过形成胶束进行增稠，使其溶液具有一定的黏度和切力，从而达到悬浮固相颗粒的目的。对该前置液的悬浮机理进行了详细的阐述，该表面活性剂型可加重固井前置液体系，适应密度范围宽、悬浮稳定性能好，最高抗温可达150℃，具有良好的流动性能，流变性能可调，与钻井液和水泥浆具有良好的相容性；可针对不同工况，改变前置液的流变性能，使体系保持较低的黏度，实现紊流或塞流顶替，最大程度地提高冲洗顶替效果；能够改善环空界面的胶结环境，兼具有隔离作用。对应用该前置液的2口具有代表性的大位移水平井及特殊工艺井进行介绍，经现场验证，该体系可依据实际井况进行流变性能调节，实现最佳的顶替流态，冲洗顶替效果好，且具有良好的抗高温沉降稳定性能，有助于固井质量的提高和确保固井施工的安全性。