前置液设计.ppt

前置液设计 一、前置液的分类 前置液 二、冲洗液 1、冲洗液的作用 （1）稀释和分散钻井液，防止絮凝和胶凝； （2）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； （3）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； （4）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。 2、冲洗液的性能 （1）一般密度较低（如1.0~1.03g/cm3），并接近牛顿流体； （2）对井壁疏松泥饼具有渗透能力，使泥饼易于冲洗剥落； （3）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； （4）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； （5）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； （6）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； （7）对套管不产生腐蚀作用。 3、冲洗液的配方设计 （1）设计思路 （a）在不需要加重时，尽量用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）； （b）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。 （2）设计原理 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。 （3）配方设计 ① 配制冲洗液的水：盐层考虑用盐水，海上可用海水（可能的情况下），其它则用淡水； ② 对泥页岩等过敏性地层，应考虑使用10~15%的NaCl溶液，或3~5%的KCl溶液，需要悬浮剂时，可用HEC或CMHEC（盐水可以减少泥页岩的膨胀和防止井壁的坍塌，但对淡水水泥浆有不良的影响）； ③ 为抑制页岩的膨胀及保持井壁的稳定，可用6~12%的水玻璃溶液（抑制），加0.2％CMC（增粘悬浮）和0.2%的硼砂（缓凝）； ④ 为防止破坏钻井液性能，造成井壁坍塌，冲洗液中可加入Na(OH)使pH值大于8； ⑤ 为防止冲洗液与水泥浆接触时产生增稠和促凝作用，可在淡水中加入2 ~3％焦磷酸钠和焦磷酸氢钠； ⑥ 对稀释型冲洗液，可在淡水中加入0.5 ~1％的木质素磺酸盐，或铁铬盐或磺化栲胶等（这对钻井液的流动性有改善作用，有利于顶替，同时对水泥浆又有分散和缓凝作用）； ⑦ 对需加固相颗粒以增加冲刷能力的冲洗液，加1.5~3%（淡水用CMC，海水和盐水则用HEC或CMHEC），Na(OH)的加量约5~10%； ⑧ 在淡水中加1%左右的阴离子表面活性剂，由于其静电斥力的作用，可阻止分散粘土粒子的聚集，防止固相颗粒的沉降和堆积。 三、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，可单独使用隔离液，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：用于紊流顶替。 （2）粘性隔离液：用于塞流或低速层流顶替。 1、隔离液的作用 （1）能有效驱替钻井液，适应塞流、低速层流或紊流驱替钻井液； （2）易于控制不稳定地层的跨塌（与冲洗液比较）； （3）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； （4）对紊流隔离液，依靠其中的固相颗粒冲蚀井壁泥饼； （5）对粘性隔离液，依靠其粘性产生平面推进驱替钻井液。 2、隔离液的性能要求 （1）紊流隔离液性能要求 ① 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； ② 与钻井液和水泥浆有良好的相容性； ③ 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； ④ 密度易于调节，能悬浮固相材料保持流体的稳定； ⑤ 温度对隔离液粘度的影响要小，温度升高后仍能保持稳定； ⑥ 对套管无腐蚀作用。 （2）粘性隔离液的性能要求 ① 具有一定的触变性能，以利于悬浮岩屑和固体颗粒； ② 易于进行塞流或低速层流顶替； ③ 流变性能应优于水泥浆，但比钻井液差； ④ 密度高于钻井液，低于水泥浆，密度一般可0.06~ 0.12g/cm3左右； ⑤ 控制高温高压下的滤失量，一般小于150ml/30min； ⑥ 与钻井液和水泥浆有良好的相容性； ⑦ 不腐蚀套管。 如果将隔离液与钻井液和水泥浆之间的流变性能关系进行量化，可用下式表示： 不考虑井身结构的情况下： ?oc、?osp、?om ??分别为水泥浆、隔离液及泥浆的动切力； ?c、?sp、?m ??分别为水泥浆、隔离液及泥浆的塑性粘度。 考虑井眼/套管尺寸以后： ?c、?sp、?m ??分别为水泥浆、隔离液及泥浆的密度。 3、隔离液的配方