水泥浆化学冲洗液和隔离液的研究进展

对国内外化学冲洗液、隔离液进行了评述。分析了固井作业中常用化学冲洗液、隔离液的组成及作用机理。介绍了化学冲洗液、隔离液的室内评价方法及现场应用结果。     

川渝地区“三高”气田超深井固井隔离液应用实践

钻井液和水泥浆的理化性质存在本质差异,超深井固井作业时,二者极易发生化学污染,不但影响顶替效率,而且危及固井施工安全,这在"三高"(高压、高含硫、高危)气田超深井固井作业中尤为突出。为此,针对上述问题,提出了超深井固井隔离液的设计原则和配制工艺,并对相容性实验以及现场施工关键技术进行了深入研究和总结,现场固井实践认为:①隔离液的使用是保障"三高"气田超深井固井作业安全和提高顶替效率的重要举措;②应对隔离液的沉降稳定性与钻井液、水泥浆的化学兼容性予以充分重视,确保隔离液不沉降,对水泥浆的稠化时间无不良影响,防止发生井下复杂情况;③前后隔离液防污染技术可有效防止尾管固井工程事故的发生。隔离液的正确使用可有效地防止化学污染、保证固井作业安全和提高顶替效率。     

隔离液流性指数对水平段顶替界面影响规律研究

水平段的固井顶替效率是水平井固井质量的关键,隔离液流变性是影响水平段固井顶替效率的重要参数。为此,基于国家超级计算中心天河一号计算平台,采用FLUENT软件进行1 000 s的长水平段偏心环空固井顶替数值模拟,研究隔离液流变性对固井顶替界面的影响规律。研究结果表明:低居中度时,减小隔离液流性指数,可以大幅减少环空宽边与窄边隔离液滞留,减小顶替界面长度,提高顶替效率;中等居中度时,减小隔离液流性指数,可以大幅减少环空宽边隔离液滞留,有效减小顶替界面长度,提高顶替效率;高居中度时,减小隔离液流性指数,有利于减少环空宽边隔离液滞留,减小顶替界面长度,提高顶替效果;理想居中度条件下,隔离液流性指数一定不能大,否则出现严重的水泥浆窜流。研究表明,固井设计施工时需考虑隔离液流变性与套管居中度,以降低环空高边窜流的概率,提高固井质量。      

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。     

新型胶乳冲洗隔离液试验

如何有效地提高各种高难度复杂井的固井界面胶结质量，特别是固井二界面的胶结质量，是钻井工程需要解决的重大技术难题之一。为经济有效地提高固井界面胶结质量，研究了新型的胶乳冲洗隔离液。试验研究表明，在冲洗隔离液中引入特制的胶乳处理剂后，能够使冲洗隔离液同时具有冲洗、隔离和胶结界面预处理三种功能。通过直接对胶结界面的预处理，能够增强固井液对套管，特别是井壁滤饼的胶结能力，形成致密的胶结层，从根本上提高界面胶结强度。该胶乳冲洗隔离液配方简单，配制成本低，便于现场推广使用。     

中原油田水平井固井技术

根据中原油田地质特征,结合国内外水平井固井技术发展状况,从优化钻井设计、井眼清洗、套管扶正居中、液体流态、冲洗隔离液及水泥浆性能方面提出了提高水平井顶替效率和固井质量的技术措施.通过4口井的实际应用,取得了较好的固井质量.     

固井工作液-隔离液及配套外加剂研究进展

随着油气勘探开发向深部油气藏、低渗透油气藏、海洋油气藏和非常规油气资源的延伸,以及大规模体积压裂和油基钻井液等技术的应用,固井隔离液所面对的环境愈加复杂,其在保证固井质量上的作用愈加突出。通过梳理固井水泥浆与钻井液接触污染的研究现状,确定了隔离液研究的现实意义。通过总结水基钻井液和油基钻井液条件下隔离液的应用情况、性能表现和评价方法等,对隔离液用降滤失剂、悬浮稳定剂、防污染剂和表面活性剂的应用情况进行了评述。此外,还就油气井固井隔离液及配套外加剂的发展前景提出了预期和看法。     

贝克休斯SealBond固井隔离液

正贝克休斯公司研制的SealBond固井隔离液由可降解有机物和混合堵漏材料组成,能最大限度地降低固井过程中滤液对地层的伤害,降低替浆后的水泥浆沉降,防止发生漏失。相对于传统的固井隔离液,SealBond固井隔离液的隔离和封堵能力提高1倍,在高温下还可保持良好的流变性,与钻井液的配伍性好。该隔离液适用于高温、高渗透和承压能力低的地层。     

MS型堵漏隔离液的研究与应用

为了解决易漏失井固井施工中水泥浆的漏失问题,研究开发了一种堵漏隔离液。首先运用颗粒级配理论确定堵漏材料的粒径范围,然后根据堵漏材料物理性能的要求,优选了蛭石颗粒和丙纶纤维作为堵漏材料。使用MS隔离液化学剂、高温隔离液助剂和堵漏材料配制得到MS型堵漏隔离液,对MS型堵漏隔离液的流变性、稳定性、纤维分布情况、相容性和冲洗能力等进行了评价,利用缝隙板堵漏试验和砂床堵漏试验对MS型堵漏隔离液的堵漏性能进行评价。结果表明,MS型堵漏隔离液各项性能指标完全满足固井施工要求,堵漏承压能力达到8 MPa。MS型堵漏隔离液在河坝107井φ219.1 mm尾管固井中成功应用,并在川东北地区和塔河油田进行了53井次的现场应用,取得了良好的堵漏效果。      

MS-R高密度隔离液的研究及应用

简述了固井工程中隔离液的使用功效;由于复杂深井中高密度钻井液的使用越来越多,因此在固井中为平衡压力、提高顶替效率,要求隔离液也有相应的高密度。根据目前隔离液应用指标的要求及国内高温粘性隔离液的不足,研制出一种MS-R高效隔离液,并对该隔离液的可加重能力、抗温能力、悬浮稳定性、抗盐能力等主要性能进行了评价试验。该隔离液在新疆地区复杂深井中进行了应用,现场复查其与水泥浆、现场泥浆相容性良好,固井后经声幅测井解释盐层封固段均为优质。     

固井注水泥浆顶替效率评估的新模型

提高固井注水泥浆顶替效率是保障水泥环密封性能的前提,已有的理论和实验室方法多集中于两相流(钻井液/隔离液、隔离液/水泥浆、钻井液/水泥浆)顶替模拟,而与实际工况下钻井液与隔离液先掺混、再被水泥浆顶替的动态过程特征相距甚远。为此,基于流体顶替过程中掺混与扩散机理,建立流体动态顶替过程数学模型,借助流动仿真软件探讨隔离液性能变化对顶替钻井液和被水泥浆顶替的内在演变机理,结合仿真数据,建立了水泥浆顶替效率评估的新计算模型。研究结果表明:①在顶替初期,低黏度、低密度隔离液体系与钻井液混浆严重,但有利于降低壁面钻井液黏滞力,清除滞留钻井液,进而改善水泥浆顶替效率;②高密度、低黏度隔离液虽然能快速清洗井筒钻井液,但也容易产生指进现象,进而导致水泥浆提前返出井口,容易被误认为顶替效率较好;③隔离液密度处于钻井液和水泥浆之间时,低黏度隔离液有助于清除壁面钻井液和被水泥浆顶替;④隔离液排量高于临界值时,顶替效果改善明显;⑤所建立的注水泥浆顶替效率评价新模型与数值仿真结果吻合度高,误差仅为4.6%。结论认为,该新模型有助于更好地认识与解释复杂流动机理,为改善注水泥井筒浆柱结构、浆体性能及提高顶替效率奠定了理论基础。     

有机硼交联压裂液在高温深井中的应用

针对胜利油田大北52断块深井高温油藏特点和压裂工艺要求,分析了压裂液选择的依据,筛选出了适合该油藏特征的有机硼交联压裂液体系。重点讨论了压裂液流变试验条件的选择、降阻性能、携砂能力和保护储层技术。室内试验和现场应用表明,该有机硼压裂液具有延迟交联、摩阻低、良好的耐温耐剪切性能、携砂能力强、易破胶、储层伤害小等优点,满足了深井高温压裂工艺的需要。     

塔里木盆地北部深探井钻井液技术

针对塔里木盆地北部地层复杂、探井多、油气层埋藏深、裸眼段长等特点,分析了钻井过程中经常遇到的各种钻井液技术难题,并通过实例论述了相应的技术对策和工艺措施。认为选用抑制性聚合物钻井液可有效控制大井径、长裸眼井钻井液的流变性能,采用高密度饱和盐水体系可对付膏盐层污染和高压盐水层,选择具有良好抑制能力和护壁性的钻井液可预防不稳定地层坍塌;对高密度钻井液要加强维护和管理;钻井液中加盐可解决钻井液的防冻问题,这些在实践中取得了较好的效果。     

MEG钻井液保护油气层特性的实验研究

MEG钻井液是最新研制的对环境无污染的一种抑制性水基钻井液。MEG为葡萄糖的衍生物,是甲基葡萄糖甙或两种对映异构体的单体以及少量二聚、三聚体的混合物。MEG性能可与油基钻井液相比拟。室内通过滤液浸泡、表面张力和界面张力测试、MEG基液的颗粒粒度分布测定、抑制性对比评价实验研究了甲基葡萄糖甙钻井液对储层的保护特性。结果表明,甲基葡萄糖甙钻井液体系具有良好的滤失性和保护储层的特性,在高、低渗透储层中均能有效地控制固相和滤液侵入地层,减轻对储层的伤害。     

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。     

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在石油固井工程中，常常需要在泥浆与水泥浆之间注入一段具有特殊技术性能的流体，即隔离液。隔离液用于注水泥作业，已广为人知。对隔离液的研究基本上是从化学角度出发，研究其化学作用机理及配方。但关于隔离液的流体力学理论，还远未成熟，如水泥浆、泥浆在隔离液中的紊流扩散问题，至今没有学者进行过详细研究。文章根据流体力学理论，建立了水泥浆、隔离液、泥浆在注水泥过程中顶替的数学模型，研究了层流隔离液及紊流隔离液的     

对混合金属层状氢氧化物钻井液体系保护储层作用的评价

介绍了MMH钻井液体系的特点及其在保护储层方面的作用。MMH钻井液体系用大理石或大理石和重晶石组合加重时,其渗透率恢复值高于盐粒液和油基钻井液体系,是一种优良的保护油层钻井液体系。按照设计完井液的思路,根据单一处理剂评选结果,给出了5种完井液配方,并简单分析了MMH钻井液体系保护油层的作用机理。     

非牛顿流体偏心环空紊流流动及顶替机理

对石油钻井工程中颇有实用价值的非牛顿流体紊流流场进行了理论研究。首先推导出普遍适用的非牛顿流体紊动微分方程式。在此基础上,导出了适用于偏心环空紊流的运动微分方程式。据此研究了偏心环空非牛顿流体紊流流场及紊流顶替规律。     

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。