齊 奔 ，王圣明 ，池立雅 ，李中國 ，王其可 ，王小豐 ，方 超 ，杜 磊 ，許 洋 ，呂 澤

（1.中國石油集團(tuán)渤海鉆探第二固井公司，天津 300280；2.中國石油集團(tuán)油田技術(shù)服務(wù)公司，北京 100007；3.中國石油集團(tuán)測井有限公司天津分公司，天津 300280）

在固井、完井施工過程中，附著在井壁和套管壁上的虛泥餅會嚴(yán)重影響固井膠結(jié)質(zhì)量，因此在固井過程中使用前置液是提高固井質(zhì)量的重要手段。固井前置液分為沖洗液和隔離液；其中，沖洗液可有效的稀釋鉆井液并沖洗掉附著在井壁和套管壁上的虛泥餅。

目前，關(guān)于沖洗液沖洗效率的評價(jià)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法[1，2]。在實(shí)驗(yàn)室中通常采用六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)來測量沖洗液的沖洗效率，然而，這種方法存在的缺陷就是由于黏度計(jì)的外筒上帶有孔，造成黏度計(jì)外筒的外側(cè)和內(nèi)側(cè)均會有鉆井液黏附，造成難以定量計(jì)算。已公開專利CN203161216U公開了一種固井沖洗液沖洗效率定量模擬評價(jià)裝置，其雖然對旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，但是該裝置在檢測沖洗液的沖洗效率時(shí)，鉆井液很容易就脫離表面，不能真實(shí)的反映沖洗液的沖洗效率。

1 評價(jià)固井沖洗液沖洗效率裝置

1.1 研究思路

本文的目的是提供一種能夠解決上述缺陷實(shí)現(xiàn)有效反映沖洗液的沖洗效率的固井用沖洗液沖洗效率檢測裝置。本裝置將旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)：（1）電機(jī)的輸出軸通過傳動轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器連接，驅(qū)動轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳動軸轉(zhuǎn)動，電機(jī)的輸出功率可以調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；（2）砂外筒為一頂部具有開口的筒體，其外側(cè)壁面加工為粗糙點(diǎn)為20目~50目的磨砂面，這樣可以更好的反映井壁的粗糙程度，更真實(shí)的反映沖洗液的沖洗效率。

1.2 評價(jià)裝置

該固井用沖洗液沖洗效率檢測裝置主要由無級變速器、磨砂外筒、沖洗液杯、加熱套底座等組成（見圖1）。

底座包括底盤、支架、橫梁和托板；底盤水平設(shè)置在一水平臺面上，支架豎直設(shè)置且底端固定在鄰近底盤的左側(cè)側(cè)邊的中部位置上，橫梁水平設(shè)置且其左端固定在支架的頂部；托板水平設(shè)置并活動固定在支架上；具體地，橫梁為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)用于設(shè)置有傳動轉(zhuǎn)盤；在支架上自上而下開設(shè)有一條形通孔，托板一側(cè)中部設(shè)有一根能穿裝在條形通孔內(nèi)的圓柱形插件，托板通過將圓柱形插件穿裝在條形通孔內(nèi)并在圓柱形插件端部設(shè)置調(diào)節(jié)手柄，使托板能夠在條形通孔內(nèi)上下移動并固定在支架的任意高度上；調(diào)節(jié)手柄包括設(shè)置在圓柱形插件端部的固定螺母和設(shè)置在固定螺母外側(cè)端面上的手柄；電機(jī)和無級變速器設(shè)置在橫梁的頂面上；電機(jī)的輸出軸通過設(shè)置在橫梁內(nèi)的傳動轉(zhuǎn)盤與無級變速器連接，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動無級變速器的傳動軸轉(zhuǎn)動；同時(shí)，在橫梁上還設(shè)置有一臺與無級變速器連接的轉(zhuǎn)速顯示器，用于顯示傳動軸的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速；在傳動軸上套裝有一轉(zhuǎn)換接口，該轉(zhuǎn)換接口的頂端焊接固定在傳動軸的外壁上，其底端內(nèi)壁上設(shè)有連接內(nèi)螺紋；磨砂外筒為一頂部設(shè)有開口的筒體，其外側(cè)壁面加工為粗糙點(diǎn)為目的磨砂面；磨砂外筒頂端外壁上設(shè)有連接外螺紋，使磨砂外筒與轉(zhuǎn)換接口之間螺紋連接固定，使磨砂外筒能夠隨傳動軸轉(zhuǎn)動；加熱套套裝在沖洗液杯的外側(cè)，為沖洗液杯內(nèi)盛裝的沖洗液加熱，模擬井筒的實(shí)際溫度；加熱套的高度高于沖洗液杯的高度，保證加熱套的高度高于沖洗液杯中液面高度。

2 應(yīng)用方法與評價(jià)結(jié)果分析

2.1 應(yīng)用方法

圖1 檢測裝置

該固井用沖洗液沖洗效率檢測裝置的使用方法如下：

（1）稱量潔凈、干燥的磨砂外筒的質(zhì)量W0；

（2）將磨砂外筒通過轉(zhuǎn)換接口與傳動軸連接固定，然后將鉆井液倒入沖洗液杯中，鉆井液的倒入量保證磨砂外筒能夠完全浸入在待測鉆井液中；接著啟動電源設(shè)定無級變速器的轉(zhuǎn)速，使磨砂外筒在沖洗液杯中按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟加熱套加熱使沖洗液升溫至模擬井溫（即按照井底循環(huán)溫度，若循環(huán)溫度高于90℃后，按90℃設(shè)定；或者是測試溫度設(shè)定加熱目標(biāo)溫度），當(dāng)溫度升至目標(biāo)溫度后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)30 min，關(guān)閉加熱套和電機(jī)，使磨砂外筒停止轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)托板的高度，讓磨砂外筒完全脫離沖洗液杯；待磨砂外筒上的鉆井液完全滴盡后，稱取磨砂外筒以及其上黏附鉆井液的質(zhì)量W1；

（3）將一定溫度的待測沖洗液倒入洗凈的沖洗液杯中，放置在測試位置使黏附有鉆井液的磨砂外筒完全浸入到待測的沖洗液中，啟動電源設(shè)定無級變速器的轉(zhuǎn)速，使磨砂外筒在沖洗液杯中按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使黏附在磨砂外筒上的鉆井液在旋轉(zhuǎn)過程中沖洗下來，經(jīng)過一定沖洗時(shí)間后，關(guān)閉電機(jī)并使磨砂外筒完全脫離沖洗液杯，待磨砂外筒上的液體滴盡，稱取磨砂外筒的質(zhì)量W2；

（4）將步驟（1）~（3）得到的數(shù)據(jù) W0、W1和 W2代入公式：

即可計(jì)算得到待測沖洗液的沖洗效率。

2.2 評價(jià)方法應(yīng)用

表1 不同沖洗液沖洗硅基泥漿的沖洗效率評價(jià)結(jié)果

2.2.1 不同沖洗液的沖洗效率評價(jià) 對于目前應(yīng)用的沖洗液 YXCX-1、OCW-1L、BH-Q812L 和 BCS-010L四種沖洗液采用此裝置開展沖洗效率的評價(jià)，其中沖洗液均配制為10%的水溶液，預(yù)熱至試驗(yàn)溫度，沖洗時(shí)間為5 min，沖洗對象為1.50 g/cm3的硅基鉆井液。每個(gè)沖洗試驗(yàn)均重復(fù)測試3次，取平均值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其誤差在5%以內(nèi)，評價(jià)結(jié)果（見表1）。從表1可以看出，BH-Q812L和BCS-010L在80℃的沖洗效率大于90%，而且沖洗液在80℃下的沖洗效率大于30℃下的沖洗效率。

2.2.2 沖洗液在不同沖洗時(shí)間下的沖洗效率評價(jià) 采用BH-Q812L配制成10%的水溶液，預(yù)熱至試驗(yàn)溫度，沖洗對象為1.50 g/cm3的硅基鉆井液。分別評價(jià)了在30℃和80℃下的沖洗效率，評價(jià)結(jié)果（見表2）。從表2可以看出，在30℃下，沖洗9 min，基本可以將泥餅沖洗干凈，在80℃下，沖洗6 min，基本可以將泥餅沖洗干凈。

表2 BH-Q812L沖洗液沖洗硅基泥漿的評價(jià)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）該固井用沖洗液沖洗效率檢測裝置通過其內(nèi)設(shè)置的磨砂外筒模擬井下管柱，沖洗液杯模擬套管，加熱套模擬井下溫度以實(shí)現(xiàn)貼近井壁真實(shí)工況的模擬，使鉆井液產(chǎn)生的虛擬餅更加貼近實(shí)際情況。

（2）該裝置測試結(jié)果重復(fù)性高，而且設(shè)計(jì)簡單、易于操作，具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性。