基于油基鉆井液下的固井前置液技術實驗研究

崔嵬

摘 要：油基鉆井液在頁巖氣井中應用廣泛，但嚴重的影響了固井質量。從油基鉆井液最膠結質量的影響著手，開展了固井前置液室內實驗研究和評價，得到了適用于油基鉆井液下的固井前置液體系。

關鍵詞：固井前置液;固井質量;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雜，但對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，提高界面膠結強度和水泥石抗壓強度，開展固井前置液研究具有重要作用。

1 油基鉆井液對固井質量的影響

油基鉆井液在國內外使用廣泛，具有較強的熱穩定性、流變性、強抑制性和抗污染能力，可調的密度范圍大等優點，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替，若驅替效果不佳，將導致固井質量下降。因此，油基鉆井液下固井質量的問題主要體現在頂替效率和第二界面的膠結程度。

實踐證實，油基鉆井液嚴重降低了固井過程中水泥環二界面膠結強度，由于油基鉆井液的化學惰性、粘附性和潤滑性等，水泥漿和油基鉆井液不會發生反應，導致形成一個無強度的、光滑的膠結面，從而大幅降低二界面膠結強度，同時，油基鉆井液中加入了大量的化學試劑，也會對二界面膠結程度產生影響。

2 固井前置液實驗研究

2.1 沖洗效率實驗方法

筆者通過開展大量實驗，確定采用六速旋轉粘度計捆附砂紙法進行沖洗效率評價，將陶瓷濾芯安裝至透明鋼化玻璃內以便更直觀的對沖洗效果進行觀察（圖1）。為更好的模擬現場情況，采用相關儀器對排量、壓力和溫度進行調節。實驗方法如下：

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，對筒內施壓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行懸掛晾20 min后稱取質量m1;④沖洗評價儀中放入附有泥餅的陶瓷濾芯，旋上頂蓋并調節水閥，通過控制排量進行沖洗;⑤按照標準時間進行沖洗后，取出并晾干陶瓷濾芯，再次稱取陶瓷濾芯質量m2;⑥采用公式計算沖洗效率（沖洗效率=（m1- m2）/（ m1–m0）×100%）。

本次采用清油劑為20%下，沖洗8min進行實驗。實驗結果表明沖洗效率達到96.8%，陶瓷濾芯基本無油污附著，完全符合技術指標。為更好的說明沖洗效率，我們對清油劑加量為10%，溫度為60℃，流速排量為1.16 m/s，沖洗時間為6min、8min、10min、12min進行了評價，其沖洗效率分別為86.4%、92.1%、95.5%和98.3%。

2.2 隔離液實驗評價

筆者確定了隔離液組成為水+加重劑+懸浮穩定劑+清油劑。懸浮穩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）+穩定劑+清油沖洗劑，實驗性能結果如表1所示。實驗表明隔離液密度調節范圍較廣，為1.00-2.30g/cm3，由于懸浮穩定劑的作用，保證了攜帶作用，不僅抑制井壁坍塌，還可以實現驅替、清油的目的。

3 結論

頁巖氣是我國油氣上產的關鍵，通過研究形成了油基鉆井液下的前置液體系技術，較好的保證了清油效率，隔離液密度范圍可調，保證了固井質量，為油基鉆井液下的固井技術提供保障，值得進一步推廣應用。

參考文獻：

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