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        BH-HDS 隔離液在小井眼固井的應(yīng)用研究

        2021-01-20 13:43:54李中國(guó)賈尚杰孫延華楊洪海李劍華
        石油化工應(yīng)用 2020年12期

        齊 奔,李中國(guó),呂 澤,張 然,賈尚杰,孫延華,時(shí) 健,楊洪海,李劍華

        (中國(guó)石油渤海鉆探第二固井公司,天津 300280)

        隨著近年來(lái)環(huán)保形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻,長(zhǎng)慶地區(qū)尤為明顯,為了緩解泥漿及鉆井巖屑帶來(lái)的環(huán)保壓力,2016年長(zhǎng)慶油田開(kāi)始實(shí)施165.1 mm 小井眼井,小井眼井型為長(zhǎng)慶油田近幾年主推的井型。目前小井眼固井技術(shù)在長(zhǎng)慶地區(qū)開(kāi)采方面廣泛應(yīng)用,特別是在蘇南道達(dá)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(zhǎng)組和劉家溝組易發(fā)生井漏,其中延長(zhǎng)組地層破壓梯度當(dāng)量密度為1.30 g/cm3~1.40 g/cm3,蘇南道達(dá)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(nèi)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(zhì)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(jī)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(jù)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(rùn)土等礦物組成,具有良好的懸浮穩(wěn)定性能,用量較少時(shí)便能使溶液產(chǎn)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(tuán)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(wú)機(jī)助劑復(fù)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(fù)配而成,不會(huì)造成產(chǎn)層污染。通過(guò)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(xué)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(píng)價(jià)

        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(jiàn)表1)。由表1可知,通過(guò)調(diào)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(dāng)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(mǎn)足施工要求,當(dāng)密度超過(guò)1.40 g/cm3時(shí),隔離液的流變性能變差,因此需要加入一定量的稀釋劑,來(lái)滿(mǎn)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(jiàn)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(guò)加入適量的稀釋劑,流變性能滿(mǎn)足要求,隔離液靜置2 h,密度差均為0。這說(shuō)明制備的隔離液可以在配制施工現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定的存放,而不會(huì)發(fā)生沉降。

        加重隔離液的沉降穩(wěn)定性對(duì)于有效阻止鉆井液和水泥漿接觸起到至關(guān)重要的作用。在85 ℃下常壓攪拌30 min 后,靜置2 h 測(cè)試其穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn),其密度差均小于0.01 g/cm3,這說(shuō)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(dòng)切力PV 和塑性黏度YP 均有所下降(見(jiàn)表3)。

        2.2 隔離液相容性能評(píng)價(jià)

        2.2.1 鉆井液與隔離液的相容性試驗(yàn) 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(shuō)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(jiàn)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(yàn)性能

        表5 隔離液與水泥漿相容性試驗(yàn)性能(25 ℃)

        2.2.2 水泥漿與隔離液的相容性試驗(yàn)(見(jiàn)表5) 水泥漿密度為1.35 g/cm3,配方為:嘉華G 級(jí)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(duì)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(yàn)

        純水泥漿的稠化時(shí)間為279 min,加入了30 %的隔離液后,稠化時(shí)間大于300 min,當(dāng)隔離液的加量為70 %時(shí),稠化時(shí)間大于310 min,均為安全時(shí)間,符合施工要求(見(jiàn)表6)。相應(yīng)的稠化曲線(xiàn)(見(jiàn)圖1~圖4)。

        表6 隔離液與純水泥漿相容性試驗(yàn)性能(85 ℃)

        3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

        BH-HDS 加重隔離液在蘇南道達(dá)爾區(qū)塊應(yīng)用60井次,固井優(yōu)質(zhì)率達(dá)到了95 %。以SN0162-01 井為例,該井為二開(kāi)定向井,目的層井深3 934 m,套管下深3 932 m。本井封固段長(zhǎng)達(dá)3 608 m,劉家溝和延長(zhǎng)組為低壓易漏層,下套管與固井過(guò)程中存在漏失風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)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(nèi)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(zhì)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(guò)程中,隔離液采用批混撬進(jìn)行混配,注入過(guò)程中隔離液密度顯示均勻,且從返出漿來(lái)看,混漿較少。經(jīng)聲幅測(cè)井,固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。

        4 結(jié)論

        (1)BH-HDS 加重隔離液體系性能穩(wěn)定、密度可調(diào),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(huì)污染產(chǎn)層。

        圖1 純水泥漿的稠化曲線(xiàn)圖

        圖2 隔離液:水泥為3:7 的混漿稠化曲線(xiàn)圖

        圖3 隔離液:水泥為7:3 的混漿稠化曲線(xiàn)圖

        圖4 水泥漿:隔離液:鉆井液=1:1:1 的混漿稠化曲線(xiàn)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(shí)間均延長(zhǎng),保證了施工安全。

        (3)BH-HDS 加重隔離液在長(zhǎng)慶油田蘇南道達(dá)爾區(qū)塊應(yīng)用10 井次,固井優(yōu)質(zhì)率達(dá)到了95 %,具有良好的推廣前景。

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