关于油基钻井液钻井的固井技术的几点思考--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

关于油基钻井液钻井的固井技术的几点思考

发表时间：2021/3/26 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：薛中华

[导读] 油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、抗污染等诸多优点，能够有效的降低钻井事故，从而提高钻井效率，因此被广泛的应用与深井、超深井的钻井工作中，并取得了良好的应用效果。

中石化胜利石油工程有限公司固井技术服务中心山东东营薛中华 257000

摘要：油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、抗污染等诸多优点，能够有效的降低钻井事故，从而提高钻井效率因此被广泛的应用与深井、超深井的钻井工作中，并取得了良好的应用效果。本文将从油基钻井液钻井的固井难点出发，深入研究油基钻井液的固井技术，以供相关从业人员借鉴学习。
关键词：油基钻井液；钻井；固井技术
        引言：由于油基钻井液具有较强的抗污能力以及良好的储层保护能力，因此在深井、超深井、页岩气井领域中迅速被推广应用，受到了业内的广泛好评。为促进油基钻井液的应用，首先要分析固井工程中可能遇到的难点，如井壁和套管清洗困难、滤饼难以清除、顶替效率低等，本文将立足于固井难点的形成原因，探讨油基钻井液钻井的固井技术。
        1油基钻井液概述
        油基钻井液是指用油作连续相、水作分散相、乳化剂作稳定剂，形成油包水乳化钻井液，与水革钻井液相比，油基钻井液具有抗盐钙侵蚀、抗高温、润滑性好、利于井壁稳定等特点。因此，在进行复杂地层钻井时，应用油基钻井液的效果显著，更有利于保护油气层。但是，油基钻井液的应用，对生态环境的影响较大，而且成本较高，由此也给其广泛应用带来了一定的难度。在采用油基钻井液进行钻井处理时，存在一些固井难点，需要加以研究和控制。
        2.油基钻井液钻井的固井难点
        2.1井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除
        使用油基钻井液会造成井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除，从而降低水泥环的胶结质量。原因在于：①油基钻井液黏度高，附着力强；②油包水钻井液在静置或低剪切速率小，会形成高弹性类胶凝结构；③在油基钻井液体系特别是油包水乳化钻井液中，乳化剂和润湿剂的使用往往使井壁岩石表面变为亲油，水泥环难以与第二界面形成良好胶结；④国内外对水基钻井液滤饼的形成、破坏、整体固化机理进行了广泛研究，但对油基钻井液滤饼的形成机理、置换机理研究很少，认识不足，因此难以形成有效的针对性措施。
        2.2缺乏针对油基钻井液的固井评价方法
        在固井中，冲洗液和隔离液的主要作用是界面冲洗和界面改性。评价界面改性主要是根据润湿角判断，而润湿角判断难以准确模拟井下情况；评价界面冲洗主要是采用六速旋转黏度计法、摇瓶法、滤饼称重法和小型模拟装置等方法，还未形成业界公认方法。油基钻井液与水泥浆掺混对水泥石强度影响较大，固井前应对水泥浆/钻井液混合流体进行抗压强度试验。目前，水泥浆/钻井液和水泥浆/钻井液/隔离液混合流体的推荐混合比例等还未形成共识。
        2.3钻井液与水泥浆接触污染严重
钻井液与水泥浆接触污染严重的原因在于：①固井前置液中往往会加入多种表面活性剂，这些表面活性剂与油基钻井液混合后会破坏钻井液乳液的稳定性；②水泥浆为碱性液体，与油基钻井液混合后会破坏钻井液稳定性；③油基钻井液的分散相多为CaCl2溶液，CaCl2对水泥浆有促凝作用。由于上述原因，水泥浆与油基钻井液掺混后常发生絮凝呈“豆腐脑”状，凝固后水泥石呈蜂窝状，抗压强度极低，这不仅降低固井质量，还可能影响固井安全。
        2.4固井顶替效率低
        由于油基钻井液的长期作用，井眼内各表面多为亲油性界面，这严重影响水泥浆的顶替效率；若提高前置液的冲洗时间，不仅成本高，且水基前置液的长时间冲刷可能造成井壁失稳；此外，水基工作液对油基工作液的顶替与置换机理尚无成熟的研究和理论。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        3.油基钻井液钻井的固井技术对策
        3.1使用高效前置液
        国内外现场应用情况表明，使用针对油基钻井液的优质前置液体系对解决流体接触污染和提高界面胶结质量有一定效果。在油基钻井液和水泥浆间泵入一段高效冲洗液和隔离液，可有效驱替井筒内的油基钻井液，清洗附着在井壁和套管壁上的油基钻井液及滤饼，并将经油基钻井液长期作用后形成的亲油性的井壁和套管壁表面润湿反转形成亲水性表面，从而能使套管和水泥环、水泥环与井壁之间形成良好的胶结。
        3.2提高顶替效率
        为使固井过程中流态达到紊流顶替，提高顶替效率，固井前需合理运用扶正器，保证套管居中度；通井循环，保证井眼规则、干净；合理设计井内流体密度、流变性等参数。
        固井时，在要注水泥的井段内用第一隔离液置换其钻井液，该第一隔离液含有水和加重用材料，1%～20%(vol)表面活性剂，聚合物组分(其屈服点高于钻井液)；向井眼泵入第二隔离液(在湍流条件下泵入)。第二隔离液含有能溶钻井液残物的溶剂，其量要足以清除残留的钻井液及置换掉其中的第一隔离液；泵入含表面活性剂组分的第三隔离液，其量为1%～20%(vol)，要足以置换掉第二隔离液并留在水湿的井眼的清净段内。
        3.3建立针对油基钻井液的固井评价方法
        目前国内外用于评价冲洗液对油基钻井液作用效果的方法，主要有以下几类评价方法：一是界面冲洗效率评价，常用的方法包括六速旋转黏度计法、摇瓶法、滤饼称重法和小型模拟装置；二是界面改性作用效果评价，主要是以测定润湿角来评价。可采用中华人民共和国石油天然气行业标准所用的测定方法；三是胶结强度评价，界面胶结强度多测定的是剪切胶结强度，并且模拟水泥环和套管壁的胶结情况，采用压出法原理进行测定；四是相容性评价，根据API标准规定，测试流变性相容实验、API稠化时间和抗压强度相容性实验。应对上述四类方法进行分析综合，最终形成一套适用于油基钻井液的固井评价方法。
        3.4加强油基钻井液驱替与置换机理研究
        高效前置液能有效冲洗井壁和套管壁，并在井壁和套管壁发生润湿反转的过程中，表面活性剂发挥着重要作用。表面活性剂加入到冲洗液和隔离液中的作用原理主要有4点：①乳化增溶作用。表面活性剂的亲油基团吸附于油基钻井液的油相上，而亲水基伸向水相，降低了界面张力，并能防止分散在前置液中的油基钻井液再次聚集而损害套管壁和井壁。②渗透作用。表面活性剂具有较强的表面活性，对界面上的油膜产生很强的渗透力，在紊流接触时间内冲刷油基钻井液滤饼表面并不断向内渗透，使滤饼变得疏松和易于剥离并被携带出。③润湿反转作用。表面活性剂与油基钻井液的主乳化剂分子的非极性基团结合能产生破乳作用。同时表面活性剂与井壁和套管壁上的油膜结合后，亲水基团就能使其从油润湿变为水润湿。④螯合作用。表面活性剂特别是离子型表面活性剂可与油基钻井液中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属离子形成配位键，产生螯合作用，生成稳定的、溶于水的或胶状悬浮状态的二元或多元络合物。
        应深入开展表面活性剂选型和作用机理研究，针对不同区块和井下条件的油气井，通过油基钻井液的评价实验，因地制宜地设计前置液各项性能参数并验证，最终结合现场实践，综合分析高效前置液中各表面活性剂整合后表现出来的性能特征，形成具有针对性的、与不同类型油基钻井液配套的高效冲洗液和隔离液。
        4.结语
        综上所述，要加强油基钻井液钻井的固井技术研究，首先要从储层特征和钻井特点出发，分析钻井液钻井的固井难点，并针对井壁和套管清洗困难、滤饼难以清除，流体接触污染严
重等情况，探讨油基钻井液钻井的固井技术的对策，提高油基钻井液固井质量。
参考文献：
[1]马小龙.油基钻井液固井冲洗液技术[J].内蒙古石油化工,2018,44(05):89-91.
[2]李茂.油基钻井液钻井的固井技术研究[J].化工管理,2017(02):169.
[3]艾武昌,但炼,段超.大斜度井油基钻井液尾管固井技术[J].化学工程与装备,2017(02):196-198+212.