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        WYL型高密度沖洗液評(píng)價(jià)及微觀分析

        2015-08-20 01:53:08王雪敏吳永勝焦利賓陳大鈞雷鑫宇
        精細(xì)石油化工進(jìn)展 2015年5期
        關(guān)鍵詞:濾餅水泥漿鉆井液

        王雪敏,張 健,吳永勝,焦利賓,陳大鈞,雷鑫宇

        (1.西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,成都 610500;2.天津市大港油田第四采油廠,天津 300280;3.中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司,成都 610041)

        油基鉆井液常用于井下溫度高、地層壓力大的深部井段鉆探,油基泥漿的濾餅難以清除,會(huì)導(dǎo)致固井質(zhì)量低下。目前國內(nèi)常用的沖洗液功能單一,對(duì)油基泥餅的沖洗效率不高[1-3]。而西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院研發(fā)的多功能沖洗液對(duì)低固相泥漿、油基泥漿的沖洗效率均達(dá)到88%以上,且能顯著提高界面膠結(jié)強(qiáng)度。筆者在此研究的基礎(chǔ)上,對(duì)懸浮劑及加重材料進(jìn)行了優(yōu)選,并通過“楔合效應(yīng)”提高水泥環(huán)界面膠結(jié)強(qiáng)度,制得以X-P為懸浮劑、CTK-1為加重劑、KZ-1為界面增強(qiáng)劑的 WYL型沖洗液,并對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)[4-6]。

        1 原料及儀器

        烷基磺酸鹽類陰離子表面活性劑、聚氧乙烯烷基醚類非離子表面活性劑,工業(yè)品,成都川鋒化學(xué)工程有限責(zé)任公司;膨潤土、固相材料磁鐵礦CTK-1及礦渣KZ-1,工業(yè)品,峨眉山市雍久超細(xì)材料技術(shù)有限公司;木質(zhì)素磺酸鹽分散劑FSL-1,工業(yè)品,牡丹江市紅林化工有限公司;懸浮劑X-P,工業(yè)品,北京瓜爾潤科技有限公司;懸浮劑SWJ-1和SWJZ-1,山東沃爾德有限公司。

        API水泥實(shí)驗(yàn)全套裝置,沈陽石油儀器研究所有限責(zé)任公司;ZNN-D6六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),青島得順電子機(jī)械有限公司;Quanta 450型掃描電鏡,美國FEI公司;NYL-300型壓力試驗(yàn)機(jī),無錫市建筑材料儀器設(shè)備廠。

        配制100 mL含有0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))X-P的溶液,依次加入固相材料、滲透劑和pH調(diào)節(jié)劑,得到高密度沖洗液,沖洗液配方如表1所示。

        表1 沖洗液配方

        2 WYL型高密度沖洗液的性能

        2.1 對(duì)油基鉆井液濾餅的沖洗效果

        油基泥漿由勝利鉆井工藝研究院提供。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5374—2000《油氣井注水泥前置液使用方法》的要求,評(píng)價(jià)WYL型沖洗液對(duì)油基泥漿的沖洗效果,結(jié)果見圖1和圖2。

        圖1 油基鉆井液濾餅

        圖2 油基鉆井液濾餅沖洗效果

        沖洗液對(duì)油基鉆井液濾餅有較好的沖洗效果,濾餅裸露面積較大,且對(duì)油基鉆井液濾餅有很好的潤濕反轉(zhuǎn)作用。

        2.2 與鉆井液的相容性

        WYL型沖洗液對(duì)油基鉆井液流變性能的影響如表2所示。油基鉆井液與WYL型沖洗液以不同比例混合時(shí),混合液相均具有較好的剪切稀釋性,保證了良好的流動(dòng)性能,未出現(xiàn)絮凝、沉淀現(xiàn)象,說明鉆井液與沖洗液具有較好的相容性。

        油基鉆井液與WYL型沖洗液混合時(shí),黏度升高。堿性沖洗液對(duì)油相具有良好的乳化、分散能力,可以使油相比較穩(wěn)定地分散在沖洗液中。乳化后的混合液仍具有很好的流變性,可以滿足施工作業(yè)要求。

        表2 WYL型沖洗液對(duì)鉆井液流變性能的影響

        2.3 膠結(jié)強(qiáng)度

        模擬井壁和套管上附著泥漿濾餅情況,用WYL型沖洗液洗刷沖洗,以微膨水泥為基準(zhǔn)水泥漿,水泥配方為G級(jí)水泥+2%膨脹劑+2%增韌劑Ⅱ +1.5%SWJ-1+1.2%SWJZ-1。經(jīng)70 ℃水浴養(yǎng)護(hù)48 h后,測(cè)得第一界面膠結(jié)強(qiáng)度為3.05 MPa,第二界面膠結(jié)強(qiáng)度為1.07 MPa。第一界面膠結(jié)強(qiáng)度增幅較大,說明沖洗液中的活性楔合材料對(duì)界面交接強(qiáng)度的提高有積極的作用。WLY型沖洗液通過對(duì)濾餅的乳化、分散、沖刷以及對(duì)界面的潤濕作用,使得第二界面具有良好的水潤濕性,并楔合著適量的可參與水泥漿水化的活性材料,與后續(xù)水泥漿有良好的膠結(jié)條件。

        2.4 微觀分析

        將模擬井壁在油基鉆井液中浸泡數(shù)周,至模擬井壁完全被潤濕后,按石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 5374—2000進(jìn)行沖洗實(shí)驗(yàn)后,在模擬井壁中灌入水漿,在常壓及70℃下養(yǎng)護(hù)2 d后,對(duì)端面或膠結(jié)剖面取樣,制成粉末,按X射線衍射要求規(guī)格制樣后進(jìn)行電鏡分析。

        2.4.1 X 射線衍射

        對(duì)樣品進(jìn)行X射線衍射分析,發(fā)現(xiàn)界面膠結(jié)處含有大量鈣礬石,沖洗液配方中含有碳酸鈉、礦渣和微硅,當(dāng)沖洗液沖洗第一界面和第二界面后,界面上或附著、或楔合有礦渣和微硅,并使界面形成親水的堿性環(huán)境。后續(xù)水泥漿在這樣的環(huán)境中與界面膠結(jié),形成膠結(jié)強(qiáng)度。

        2.4.2 電鏡掃描

        WYL型沖洗液對(duì)油基鉆井液泥餅界面的沖洗效果如圖3所示。經(jīng)過WYL型沖洗液沖洗的界面,微膨水泥在界面可以很好地膠結(jié),即使在微裂縫處也可以生成大量層狀物填充空隙,在界面處形成良好的封隔能力。

        圖3 WYL型沖洗液對(duì)油基鉆井液泥餅界面的沖洗效果

        3 結(jié)語

        1)WYL型沖洗液優(yōu)選了加重材料CTK-1與活性材料KZ-1,與油基鉆井液的相容性好,泥餅清除率高,界面膠結(jié)強(qiáng)度高。

        2)通過X射線衍射和掃描電鏡分析,從微觀角度對(duì)膠結(jié)界面和微膨水泥石進(jìn)行觀測(cè)、分析,從微觀機(jī)理上分析了活性材料的楔合作用。

        [1]舒福昌,向興金,羅剛,等.高密度雙作用前置液性能研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2007,29(1):96 -98.

        [2]和傳健,徐明,肖海東.高密度沖洗隔離液的研究[J].鉆井液與完井液,2004,21(5):19 -21,26.

        [3]齊靜,李寶貴,張新文,等.適用于油基鉆井液的高效前置液的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2008,25(3):49 -51.

        [4]陳大鈞,雷鑫宇,李芹,等.雙重強(qiáng)化界面膠結(jié)強(qiáng)度技術(shù)[J].鉆井液與完井液,2014,31(1):57 -59.

        [5]任春宇,陳大鈞.RC型沖洗液性能的室內(nèi)研究[J].鉆井液與完井液,2012,29(6):66 -67.

        [6]由福昌,許明標(biāo).一種固井前置沖洗液沖洗效率的評(píng)價(jià)方法[J].鉆井液與完井液,2009,26(6):47 -48.

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