固井前置液设计.ppt

1,中海油服油田化学事业部2008年8月,固井前置液,欢迎您参加,2,第三讲内容,一、前置液简介,3,一、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。,4,二、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,5,三、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,6,2、冲洗液的性能,一般密度较低（如1.01.03g/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；,7,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。,8,3、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。,9,四、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40180mPa.s，动切力大于钻井液10Pa左右。,10,1、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,11,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,12,2、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；,13,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。,14,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。,15,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。,16,五、相容性,相容性是指前置液与水泥浆、钻井液以不同比例接触混合，都能形成均质稳定的混合物，而且不会因为化学反应产生与设计要求相违逆的性能变化。工程意义因前置液介于钻井液与水泥浆之间，前置液与水泥浆的相容性、前置液与钻井液的相容性直接关系到整个工程施工的成败。,17,试验比例：前置液与水泥浆或泥浆的混合比例（体积比）一般为：水泥浆或钻井液/前置液：95/5、75/25、50/50、25/75、5/95；,18,相容性的评价流变相容试验：前置液以不同比例与钻井液、水泥浆混合，混合物的视粘度明显降低或不变，则表明流变相容性好，如视粘度明显升高，表明相容性差，升幅越大，相容性越差。稠化时间相容试验：将前置液与水泥浆按体积比5/95、25/75、50/50混合后，按API规范10进行稠化试验并对比，混合样品的稠化时间不应低于原浆的稠化时间。,19,悬浮稳定性试验：对加重前置液应做悬浮稳定性试验，主要测定浆体在静止一定时间后浆体上、中、下部位密度差异。显然，差异越小，悬浮稳定性越高。如果有条件还应进行动态的悬浮稳定性试验。失水量影响试验：按API规范10将前置液与水泥浆的混合物及水泥浆原浆进行失水试验。,20,隔离液试验报告,隔离液配制方法,21,相容性试验附表,1.30g/cm3隔离液对1.90g/cm3水泥浆性能的影响,22,六、前置液用量,1.冲洗液和紊流隔离液用量满足保证顶替效率对紊流接触时间的要求，一般可考虑在10min左右。最大用量一般不超过250m环空高度。2.同时使用冲洗液