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）

隨著近年來環保形勢越來越嚴峻，長慶地區尤為明顯，為了緩解泥漿及鉆井巖屑帶來的環保壓力，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開采方面廣泛應用，特別是在蘇南道達爾區塊，目前已全部改為小井眼鉆井[1]。蘇里格區塊地層中直羅組、和尚溝、石千峰組及上石盒子組泥巖段易發生井壁坍塌；延長組和劉家溝組易發生井漏，其中延長組地層破壓梯度當量密度為1.30 g/cm3～1.40 g/cm3，蘇南道達爾區塊小井眼氣層固井為152.4 mm 井眼下88.9 mm 套管，屬于小環空非常規固井，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，通過調節隔離液配方中懸浮劑和稀釋劑的加量，可以配制出穩定的隔離液，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定的存放，而不會發生沉降。

加重隔離液的沉降穩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 測試其穩定性發現，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 ℃下的流變和沉降穩定性能

表3 不同密度隔離液在85 ℃下的流變和沉降穩定性能

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塊應用60井次，固井優質率達到了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，屬于小環空非常規固井，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，固井質量優質。

4 結論

（1）BH-HDS 加重隔離液體系性能穩定、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塊應用10 井次，固井優質率達到了95 %，具有良好的推廣前景。