BH-HDS 隔離液在小井眼固井的應用研究

齊 奔，李中國，呂 澤，張 然，賈尚杰，孫延華，時 健，楊洪海，李劍華

（中國石油渤海鉆探第二固井公司，天津 300280）

隨著近年來環(huán)保形勢越來越嚴峻，長慶地區(qū)尤為明顯，為了緩解泥漿及鉆井巖屑帶來的環(huán)保壓力，2016年長慶油田開始實施165.1 mm 小井眼井，小井眼井型為長慶油田近幾年主推的井型。目前小井眼固井技術在長慶地區(qū)開采方面廣泛應用，特別是在蘇南道達爾區(qū)塊，目前已全部改為小井眼鉆井[1]。蘇里格區(qū)塊地層中直羅組、和尚溝、石千峰組及上石盒子組泥巖段易發(fā)生井壁坍塌；延長組和劉家溝組易發(fā)生井漏，其中延長組地層破壓梯度當量密度為1.30 g/cm3～1.40 g/cm3，蘇南道達爾區(qū)塊小井眼氣層固井為152.4 mm 井眼下88.9 mm 套管，屬于小環(huán)空非常規(guī)固井，套管內容積小，頂替排量受限且施工壓力高，固井頂替效率難以保證，影響固井質量[2，3]。為平衡壓力，提高頂替效率，更好的隔離鉆井液與水泥漿，需使用加重隔離液體系。

1 BH-HDS 組成及作用機理

BH-HDS 隔離液外加劑的基本組成[4]為：懸浮劑BH-S612S、稀釋劑BH-D312L、清洗劑BH-Q812L 和加重劑BH-W713S，根據具體施工情況需要注入一定量的降失水劑和緩凝劑。懸浮劑BH-S612S 主要由發(fā)酵制得的生物聚合物和改性膨潤土等礦物組成，具有良好的懸浮穩(wěn)定性能，用量較少時便能使溶液產生較高的黏度，并且這種穩(wěn)定劑的黏度不受溫度的變化而變化。稀釋劑BH-D312L 主要由能夠離解出磺酸鹽陰離子基團的聚合物組成，清洗劑BH-Q812L 主要由非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑以及無機助劑復配而成，加重劑BH-W713S 主要是選擇使用不同粒徑的可酸溶的礦物粉末復配而成，不會造成產層污染。通過懸浮劑BH-S612S、稀釋劑BH-D312L、清洗劑BHQ812L 和加重劑BH-W713S 四種核心外加劑的作用，BH-HDS 隔離液與鉆井液、水泥漿間具有良好的化學相容性，能有效隔離鉆井液與水泥漿，防止其相互接觸污染。

2 性能評價

2.1 隔離液流變及懸浮穩(wěn)定性

采用BH-W713S 作為加重材料，配制1.10 g/cm3～1.70 g/cm3不同密度的隔離液，配方（見表1）。由表1可知，通過調節(jié)隔離液配方中懸浮劑和稀釋劑的加量，可以配制出穩(wěn)定的隔離液，當隔離液密度在1.10 g/cm3～1.40 g/cm3，配制的隔離液流變性能良好，不需要加入稀釋劑，可以滿足施工要求，當密度超過1.40 g/cm3時，隔離液的流變性能變差，因此需要加入一定量的稀釋劑，來滿足隔離液的流變性能。

不同密度隔離液在常溫下的流變性能和穩(wěn)定性（見表2），從表2 可以看出，隔離液在常溫下具有良好的流變性能，隨著密度的增加，通過加入適量的稀釋劑，流變性能滿足要求，隔離液靜置2 h，密度差均為0。這說明制備的隔離液可以在配制施工現場穩(wěn)定的存放，而不會發(fā)生沉降。

加重隔離液的沉降穩(wěn)定性對于有效阻止鉆井液和水泥漿接觸起到至關重要的作用。在85 ℃下常壓攪拌30 min 后，靜置2 h 測試其穩(wěn)定性發(fā)現，其密度差均小于0.01 g/cm3，這說明BH-HDS 隔離液具有良好的抗溫性能和沉降穩(wěn)定性能。隨著溫度的增加，由于熱稀釋作用，隔離液的流變性能變好，其動切力PV 和塑性黏度YP 均有所下降（見表3）。

2.2 隔離液相容性能評價

2.2.1 鉆井液與隔離液的相容性試驗 隔離液與鉆井液相混后，隨著隔離液所占比例的增加，塑性黏度變化不大，說明隔離液與鉆井液具有良好的相容性，且被污染了的鉆井液仍能保持良好的流變性（見表4）。

表1 不同密度隔離液配方

表2 不同密度隔離液在25 ℃下的流變和沉降穩(wěn)定性能

表3 不同密度隔離液在85 ℃下的流變和沉降穩(wěn)定性能

表4 隔離液與鉆井液相容性試驗性能

表5 隔離液與水泥漿相容性試驗性能（25 ℃）

2.2.2 水泥漿與隔離液的相容性試驗（見表5） 水泥漿密度為1.35 g/cm3，配方為：嘉華G 級水泥+減輕劑60 %+水100 %+緩凝劑BH-R102L 1.2 %；隔離液密度為1.25 g/cm3，從表5 可以看出，隔離液對水泥漿具有一定的稀釋作用，混漿的YP、PV 等均下降。

2.3 抗污染稠化試驗

純水泥漿的稠化時間為279 min，加入了30 %的隔離液后，稠化時間大于300 min，當隔離液的加量為70 %時，稠化時間大于310 min，均為安全時間，符合施工要求（見表6）。相應的稠化曲線（見圖1～圖4）。

表6 隔離液與純水泥漿相容性試驗性能（85 ℃）

3 現場應用

BH-HDS 加重隔離液在蘇南道達爾區(qū)塊應用60井次，固井優(yōu)質率達到了95 %。以SN0162-01 井為例，該井為二開定向井，目的層井深3 934 m，套管下深3 932 m。本井封固段長達3 608 m，劉家溝和延長組為低壓易漏層，下套管與固井過程中存在漏失風險，導致返高不夠。氣層固井152.4 mm 井眼下88.9 mm 套管，屬于小環(huán)空非常規(guī)固井，套管內容積小，頂替排量受限且施工壓力高，固井頂替效率難以保證，影響固井質量。該井采用雙凝水泥漿體系，緩凝漿采用1.35 g/cm3低密度水泥漿體系，注入水泥漿47 m3，速凝漿采用1.90 g/cm3膠乳防竄水泥漿體系，注入水泥漿7 m3。注入水泥漿之前，注入5 m3的沖洗液，沖洗虛泥餅，為了平衡地層壓力，提高壓穩(wěn)程度，且保證不壓漏地層，故采用1.25 g/cm3的隔離液體系，注入隔離液量為5 m3。固井施工過程中，隔離液采用批混撬進行混配，注入過程中隔離液密度顯示均勻，且從返出漿來看，混漿較少。經聲幅測井，固井質量優(yōu)質。

4 結論

（1）BH-HDS 加重隔離液體系性能穩(wěn)定、密度可調，具有良好的流變性能和抗溫性能，隔離效果好，且加重材料可酸化溶解，不會污染產層。

圖1 純水泥漿的稠化曲線圖

圖2 隔離液：水泥為3：7 的混漿稠化曲線圖

圖3 隔離液：水泥為7：3 的混漿稠化曲線圖

圖4 水泥漿：隔離液：鉆井液=1:1:1 的混漿稠化曲線圖

（2）隔離液與鉆井液、水泥漿具有良好的相容性能，且與水泥漿、水泥漿-鉆井液混合，稠化時間均延長，保證了施工安全。

（3）BH-HDS 加重隔離液在長慶油田蘇南道達爾區(qū)塊應用10 井次，固井優(yōu)質率達到了95 %，具有良好的推廣前景。