钻井液造壁性对固井质量的影响

为更真实地考察水基钻井液与固井质量的关系，建立了评价固井第二界面胶结强度的新方法——人造岩心法。通过测定在聚磺钻井液中浸泡24h形成吸附层的铁棒和高温高压滤失实验后形成滤饼的人造岩心经3种不同方式处理后形成的第一、第二界面胶结强度，得出了造壁性影响固井质量的一般规律。研究表明，对铁棒上的吸附层和人造岩心上的滤饼进行部分清除后，两界面的胶结强度均高于未处理的铁棒和岩心与水泥浆的胶结强度；对铁棒和岩心采用特制的冲洗液进行冲洗后，两界面的胶结强度大为改善，比清除部分吸附层和虚滤饼的铁棒和岩心与水泥浆的胶结强度还高。     

提高二界面胶结质量的矿渣钻井液滤饼可固化技术

难以固化的滤饼直接导致固井第二界面胶结质量差。为提高第二界面胶结质量,基于矿渣受碱激发特性,提出矿渣钻井液滤饼可固化技术,并进行了研究,考察了矿渣钻井液滤饼对第二界面胶结性能的影响;对该技术配套冲洗液进行研究;通过XRD测试分析滤饼物相组成及作用机理。结果表明,矿渣钻井液滤饼可固化技术有助于提高第二界面胶结强度,改善第二界面胶结形貌;配套冲洗液显著提高上述技术效果;矿渣钻井液滤饼具有潜在固化活性,经冲洗液渗透、预激活,并与水泥浆成分交换,共同水化,生成C-S-H凝胶,包覆、连接固相颗粒,填充结构孔隙,实现滤饼、水泥环整体固化,第二界面胶结强度提高。研究表明,矿渣钻井液滤饼可固化技术与配套冲洗液技术有助于提高第二界面胶结质量,该研究对无机矿物凝胶材料在钻井液中的应用,特别是工业废料的环境保护再利用,具有科学的理论指导意义。      

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。      

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。      

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.     

提高固井第二界面质量的技术研究与应用

为了提高水泥环的层间封隔能力,利用ESEM、Zeta电位仪、FTIR及钻井液滤饼模拟等方法,研究了钻井液及其滤饼对固井第二界面质量的影响,并提出了一种滤饼清除技术。研究结果表明:钻井过程的钻井液性能不满足提高固井第二界面胶结质量的要求,该钻井液容易在井壁上形成虚厚的滤饼,将严重恶化水泥石与地层间的界面胶结,降低固井第二界面质量,室内模拟水泥石与岩心间界面的7 d胶结强度仅为0.12 MPa。在固井前调整钻井液的p H值≈11、流性指数n0.75、动切力YP≈5 Pa,通过提高钻井液的pH值和流变性以破坏钻井液中聚合物的化学结构、增加钻井液中高分子处理剂的亲水性,并提高钻井液中黏土颗粒表面的ζ电位、增加黏土颗粒间的分散作用,可提高对滤饼的清除程度及水泥浆的顶替效率,水泥石与岩心界面间7 d的胶结强度由0.12 MPa提高到了1.18 MPa。同时,固井前调整钻井液性能并结合配套浆柱结构技术,已在大港油田连续应用14井次,固井第二界面优质率从23.1%提高至71.6%。     

影响水泥环第二界面胶结质量的因素分析

固井作业是油气井钻井工程的重要环节之一,油气井固井的第二界面是一个变化极大的界面,水泥环第二界面往往是发生油气水窜的薄弱环节,其影响因素众多。文章对影响固井第二界面胶结质量的因素进行综合分析,建议在钻井施工设计时要为固井施工考虑,形成好的井眼条件,为提高水泥浆顶替效率做好前期准备,提高冲洗液性能,水泥浆顶替时活动套管、使用辅助套管附件,充分清除静止在环空中的钻井液及井壁上的滤饼 采用钻井液转化水泥浆技术,将钻井液滤饼由水泥环胶结质量薄弱层转化为增强层 提高水泥浆的微膨胀性能,控制微间隙产生 水泥浆候凝期间要压稳,防止窜流发生。     

RC型冲洗液性能的室内研究

井壁存在的泥饼直接影响固井质量,减少泥饼的量能提高界面胶结强度.通过综合应用物理冲刷和化学冲洗作用,优选出一种RC型冲洗液.性能评价结果表明,硼酸比醋酸更有利于提高冲洗液的冲洗效率,其适宜加量为7％;该冲洗液流变性良好,对基浆、三磺和聚合物钻井液的冲洗效率均在80％以上,使界面胶结强度提高30％以上.此外,通过电镜分析,对冲洗机理和界面胶结强度提高的原因进行了微观分析.     

煤层气近井煤缝壁面滤饼的结构与硬度特征及工程意义

煤层气近井部位钻完井液侵入形成的煤缝壁面滤饼结构,对压裂裂缝的起裂和延展具有较为复杂的制约关系。为了弄清煤缝壁面滤饼的结构与力学性状及其对压裂裂缝起裂延展的控制作用机制,基于矿井解剖、界面区微观结构SEM及元素EDS分析、矿相XRD测试以及界面硬度压痕法试验等手段,分析研究了煤层气近井煤缝壁面滤饼的组合方式、界面搭接结构、界面力学性状等制约压裂裂缝延展的关键因素。研究结果表明:①煤层气近井煤缝壁面与滤饼界面主要有煤岩—固井水泥滤饼搭接型、固井水泥滤饼—钻完井液滤饼—煤岩搭接型两种形式,前者界面结合相对更为紧密;②上述两种滤饼界面区的基材没有发生显著的物理化学变化,界面清晰、分界明显,均属于惰性接触界面;③压痕结果显示,煤岩—固井水泥滤饼搭接型界面材料维氏硬度规律为固井水泥滤饼煤岩搭接界面,而固井水泥滤饼—钻完井液滤饼—煤岩搭接型界面材料维氏硬度规律为固井水泥滤饼钻完井液滤饼搭接界面,硬度值能够较好地指示界面组合中的力学薄弱面;④从矿井解剖现场采集的样品证实,水力压裂期间压裂裂缝优先突破煤岩—钻完井液滤饼的界面。结论认为,该研究成果可以为煤储层水力压裂裂缝延展机制理论深化、压裂裂缝起裂延展模式的精准构筑、压裂效果评价等提供新的思路。     

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。     

油井水泥浆与多功能钻井液泥饼界面离子扩散阻碍机理

对泥浆转化为水泥浆（MTC）固井液水化离子可扩散进入多功能钻井液泥饼的机理已有研究,但对油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的机理尚未清楚。采用离子色谱仪、原子吸收分光光度计和X射线衍射仪,从油井水泥浆与MTC固井液离子组成的差异性入手,对油井水泥水化离子向多功能钻井液泥饼扩散运移的阻碍机理进行了研究。结果表明,油井水泥浆中Ca²⁺的质量分数远远大于MTC固井液中Ca²⁺的质量分数,在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成了CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂,而MTC固井液中Na⁺的质量分数则大于油井水泥浆中Na⁺的质量分数;Na⁺可改变泥饼中活性颗粒表面的ζ电位和破坏钻井液有机处理剂表面形成的水膜是MTC固井液中水化离子能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要原因,而在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成的CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂沉淀堵塞孔道则是油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要机理。     

矿渣MTC固化滤饼能力实验研究

固井液与钻井液滤饼实现整体固化胶结一直是石油工程界期待解决的重大技术难题。由于钻井液滤饼的存在，水泥浆与井壁不能牢固胶结，固井后常常出现油气水窜等严重问题，从而造成固井失败。为此，系统地比较了矿渣MTC水泥浆与油井水泥浆在没有滤饼、普通钻井液滤饼、多功能钻井液滤饼3种情况下的界面胶结性能。实验结果表明，没有滤饼存在时，油井水泥浆的胶结性能明显优于矿渣MTC；普通滤饼存在时，水泥浆和MTC均不能得到令人满意的胶结性能；油井水泥浆不能使多功能钻井液滤饼固化胶结，而矿渣MTC能够实现多功能钻井液滤饼的固化胶结。多功能钻井液钻井技术与矿渣MTC固井技术联合使用可以适当淡化顶替技术，充分发挥矿渣MTC技术的经济、技术优势，提高固井质量。     

�๦���꾮Һ�̾������о�

以高炉矿渣为水化材料，使钻井液转化为水泥浆固井技术，与多功能钻井液固井工艺技术相结合，井壁形成可固化的坚硬的泥饼，有助于地层封隔，减少或阻止循环漏失和固井注水泥中水泥浆通过漏失层位的液柱回落。多功能钻井液可以提高井眼的完整性和固井注水泥质量。文中介绍对调整井设计密度为１．１６ｇ／ｃｍ３，用高炉矿渣代替重晶石加重的多功能钻井液。试验研究了矿渣钻井液固化液在多功能钻井液中的扩散过程和矿渣钻井液固化液的抗压强度、流变性、稳定性等性能。研究结果表明：矿渣钻井液固化液中的激活剂能扩散到泥饼和残留于环空中的钻井液中，使钻井液滤饼和残留于环空中的钻井液全部固化，实现第一界面、第二界面的良好胶结，防止油气水窜，提高固井质量。矿渣钻井液固化液抗压强度高，流变性和稳定性好，有利于提高固井质量。多功能钻井液固井技术对提高水平井固井质量有较大的技术优势，建议研究应用。     

MTA方法防气窜固井技术在涩北气田的应用

柴达木盆地涩北气田为第四系疏松砂岩气藏,气层分布段较长,浅层气窜问题突出,尤其是固井二界面的胶结质量难以保证。为此,拟采用在油井中成功应用的泥饼仿地成凝饼(mud cake to agglomerated cake,简称MTA)方法来解决气层段固井防气窜难题。该方法分为3个步骤:①分别对GM-Ⅱ型泥饼改性剂与钻井液流变性、GA-Ⅲ型凝饼形成剂与水泥浆稠化时间进行了室内评价,观察其对钻井液流变性、固井水泥浆稠化时间的影响;②钻开气层前在钻井液中缓慢加入一定量GM-Ⅱ型泥饼改性剂,并维持此比例至完井;③以GA-Ⅲ型凝饼形成剂为基础配制3m3前置液,确保它与井壁泥饼的接触时间达到1.5~2min。开展了6口井施工作业,生产现场固井施工一次成功率达100%,固井质量一次合格率达100%,固井一、二界面胶结质量优质率分别为95.16%~100%,80.01%~98.11%。采用MTA方法防气窜固井技术,可使固井二界面胶结强度大幅度提高6.53~23.21倍,为解决浅层气井固井质量问题提供了新的技术手段。     

LXX型冲洗液的室内研究

在固井施工中,为了提高水泥环与地层的胶结性,实现有效层间的良好封隔,保证油井的正常生产和后续增产措施的顺利实施,需要提高注水泥浆的各项性能。通过大量室内实验,确定冲洗液的配方;该冲洗液对低固相滤饼的冲洗效率超过80%,且通过微观分析,冲洗液中的活性材料有效地预留在了岩心表面,形成"活性楔子",有效地提高界面胶结能力。     

地聚物基油气井固泥材料

地聚物是一类由碱激发剂和胶凝材料制备而成的、由SiO₄和AlO₄四面体单元组成的具有三维立体网状结构的无机聚合物材料。该类材料具有力学性能优异、与无机基材黏结强度高和流动性良好等特点。针对油气井中残余的泥饼导致水泥浆无法有效黏结“固井二界面”的问题,通过添加偏高岭土MK与油井钻井液中的黏土同构地聚物达成油井固泥效果。通过水玻璃和偏高岭土制备了低黏度、高渗透率的地聚物基固泥材料。该地聚物基固泥材料的玻璃模数为1.5,MK添加量为2.5%,其在常压和高压环境下均能渗入泥饼;经90 ℃固化10 h后泥饼的抗压强度分别为3.0 MPa和1.0 MPa;同时,固化后的泥饼能提高固井二界面的胶结性能,“地层-水泥”界面和“套管-水泥”界面的胶结强度分别为0.6和1.0 MPa。X射线衍射分析结果表明,MK的加入虽然无法改变最终固化后泥饼的结晶性能,但适量加入MK能提高胶凝材料的含量,从而进一步提高固化后泥饼的抗压强度和胶结强度。