固井前置液设计.ppt

* 中海油服油田化学事业部 2008年8月 固井前置液 * 第三讲内容 一、前置液简介 * 一、概述 绝大多数钻井液，不论是水基还是油基钻井液与水泥浆都是不相容的。 在固井施工中，当水泥浆与钻井液直接接触后，水泥浆将受钻井液的污染，水泥浆流动性降低，粘度、动切力上升，这将导致施工泵压升高，严重时发生井漏；同时，污染后的水泥石抗压强度、界面胶结强度都将大幅降低，影响固井封固质量。 在注入水泥浆前，先泵入另一种液体，将水泥浆与钻井液隔开，这种液体叫前置液。 在注水泥浆后，也泵送一种液体，将水泥浆与钻井液隔开，这种液体叫后置液。 * 二、前置液的分类 冲洗液 隔离液 油基冲洗液 前置液 前置液 水基冲洗液 稀释型 冲洗型 粘性液 紊流液 油基冲洗液 水基冲洗液 油基紊流隔离液 水基紊流隔离液 油基粘性隔离液 水基粘性隔离液 前置液 * 三、冲洗液 1、冲洗液的作用 稀释和分散钻井液，防止絮凝和胶凝； 有效的冲刷粘在井壁和套管上的钻井液，或疏松泥饼，提高水泥与井壁和套管之间的胶结强度； 作为钻井液与水泥浆之间的缓冲液和“隔离液”，防止水泥浆与钻井液直接接触而产生污染； 稀释改善钻井液的流动性能，使钻井液易于被顶替，同时，提高顶替效率。 稀释、清洗井壁泥浆 携带岩屑、沉砂 隔离泥浆与水泥浆 井壁润湿反转 * 2、冲洗液的性能 一般密度较低（如1.0~1.03g/cm3），并接近牛顿流体； 对井壁疏松泥饼具有渗透能力，使泥饼易于冲洗剥落； 具有一定的悬浮能力，防止钻井液固相颗粒和冲蚀下来的泥饼的沉降和堆积； 稀释型冲洗液，应能稀释和分散钻井液，使钻井液在较低流速下达到紊流顶替，其临界流速应控制在0.5m/s以下； * 与水泥浆混合比例较低的条件下，对水泥浆的稠化时间和强度的影响要小； 对于冲洗型，要能在流体中加入惰性固体粒子增强对井壁的冲刷效果； 对套管不产生腐蚀作用。 * 3、冲洗液配方 根据钻井液性能和井下条件，确定冲洗液的性能，配方设计中考虑应用成本要低。 在不需要加重时常规井固井中，尽量用海水或清水作前置液冲洗和稀释井内钻井液（与钻井液和水泥浆相容性好，且有助于提高紊流程度和经济）； 加入冲洗液中的稀释剂、分散剂或表面活性剂，要容易破坏钻井液的胶凝结构，有利于清洗井眼。 固井常用配方：100%海/淡水+20%清洗液（PC-W21L） 注：对盐层、各类过敏性地层固井通常加入相应的抑制材料加以控制。 * 四、隔离液 隔离液是密度、粘度和静切力可以控制的前置液，主要用于隔离和驱替钻井液，应用中，可单独使用，也可随冲洗液之后，即与冲洗液同时使用。可分为： （1）紊流隔离液：具有较低的粘度和紊流临界返速；用于紊流顶替。 （2）粘性隔离液：用于塞流或低速层流顶替，隔离液应有一定的粘度和较大的切力。一般塑性粘度在40～180mPa.s，动切力大于钻井液10Pa左右。 * 1、隔离液的作用 能有效驱替钻井液，适应塞流、低速层流或紊流驱替钻井液； 易于控制不稳定地层的跨塌（与冲洗液比较）； 与冲洗液比较，能更有效的隔离钻井液和水泥浆，避免水泥浆的接触污染，防止钻井液絮凝增稠； 对紊流隔离液，依靠其中的固相颗粒冲蚀井壁泥饼； 对粘性隔离液，依靠其粘性产生平面推进驱替钻井液 * 功能（OBM） 稀释、清洗井壁泥浆 携带岩屑、沉砂 隔离泥浆与水泥浆 井壁润湿反转 * 2、隔离液的性能要求 （1）隔离液性能要求 具有紊流冲刷作用，即不仅能以平面形式驱替钻井液，还能产生高的径向扰动，提高对井壁泥饼和管壁的冲蚀； 与钻井液和水泥浆有良好的相容性； 具有与牛顿流体接近的流体特性，其紊流的临界流速应较低； * 密度易于调节，能悬浮固相材料保持流体的稳定；特别对大斜度井和水平井尤为重要。 温度对隔离液粘度的影响要小，温度升高后仍能保持稳定； 能够控制井下不稳定地层，防止垮塌。对于易漏井固井，前置液应有防漏或堵漏效果； 对套管无腐蚀作用。 * 对于高压固井，前置液应有足够的密度； 对于深井固井，前置液应具有热稳定性； 前置液对油气层应不发生或少发生损害，或者损害后容易解除；应考虑以下几点： 前置液的固相颗粒应尽量少地进入地层孔隙； 前置液的滤失量应尽量小，减少地层中粘土膨胀； 前置液的滤液成分应避免与地层中的可溶性盐类、地层水发生反应而生成不溶性沉淀。 * 隔离液的密度： 钻井液密度＞隔离液密度＜水泥浆密度 特别是在套管不居住的井眼内，用粘性隔离液进行塞流顶替时，应使隔离液与钻井液保持一定的密度差，切力差，充分发挥隔离液对钻井液的浮力效应。 隔离液最简单的形式之一是清洗浆，这是一种低密度的水泥浆，但其主要缺陷是通常与钻井液不相容。 隔离液失水控制：≤150ml/30min. 7MPa。 低的失水量有利于防止井壁垮塌和减少地层损害。 * 五、相容性