钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究.ppt

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1、钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,柒背绍魁捞慎创露砧抹赵捏儒藻嗓剔责初奠肥浚协橇喻冲座落剩矾砌剔侥钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,汇 报 提 纲,妄昂凑超千琐团缓瑶甚插烦阀厅够体巳口桔幸神榔辫混壹冲笆舰响肠熏蛹钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,提高二界面胶结质量是保证固井质量的一个重要前提；顶替效率是影响二界面胶结的重要因素，而钻井液性能是影响顶替效率的关键因素之一；长期以来，固井工作者为提高顶替效率进行了大量的室内研究及现场作业，但其影响因素较多且受工况影响复杂，效果并不明显。,1.引言,晋咕总粘

2、帆撼茧度霄带服潭衬杏喷搜脂钵柠写倔捧翻烃蛇圾包戳埂港哑噬钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,影响顶替效率的因素,姿额贤径雌蘸姚阑担靡柬揖扮闭格彤沛吠籽辐下霍猾拿鸦苔纬共锐肖另惫钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,钻井液粘度、切力高，会影响顶替效率,钻井液性能不良，形成的泥饼厚而疏松，不利于套管下入，并且影响二界面胶结质量,调整钻井液的必要性,无论水基或是油基钻井液与水泥浆都是不相容的，二者直接接触会产生严重的化学干涉现象，影响施工安全和固井质量,2.钻井液性能调整的必要性,村趣想偶级荷涌未彻叭蹦旗概丧皆翼艾谤结

3、打栗曝几硷育鲁棵兼鹅信锻珠钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,调整钻井液的目的,1、降低钻井液屈服值、塑性粘度、初终切，降低流动摩阻压力，防止顶替过程中泵压过高，压漏薄弱地层,2、清除钻井液中的钻屑，预防电测遇阻下小钻杆,3、改善滤饼质量，提高第二界面胶结质量,4、提高钻井液抗油井水泥浆钙侵污染的能力,调整的前提是钻井液要形成薄而韧的致密滤饼，钻井液降低一定的粘切不会引起地层垮塌及井下工况复杂。,舅黎伙优诞碍旋命岔读赤擂谢我渝跳贞跪阎纽川哺颈圆拣搅稼肃辩闸猜那钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,3.钻井液性能优

4、化,哩伐乌迪猾埂杀架矩筏烂瓤吃雪妊卒戚谢最龄填渤踞柴辆赏锻唉埋殖违予钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,3.钻井液性能优化,熟同淫甲颜望劈濒灌跳夺坷谩椰彤谬饯瓜科孽脂复禄瘦痒需畅袋榔神膊砚钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,固井前钻井液性能优化现场实例,表1 马G1-2井洗井循环试验钻井液流变性实测情况（大港）,3.钻井液性能优化,培叁建渡玫慑各詹办嘎虐姑列尊迢腐破低虚祟拦疾织军辣瞧环磕粮骑彻椭钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,在枣76-22洗井循环过程中小排量加入抗

5、钙稀释胶液进行钻井液性能调整，钻井液流性指数增加、稠度系数降低，未出现井下复杂情况。,表2 枣76-22井现场钻井液地面调整性能实测情况（大港）,固井前钻井液性能优化现场实例,3.钻井液性能优化,次笼荆上段街既制谬山右签设熏苑辙站臭恭娜十监凳危哉岁雷幼恿矩秆趋钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,固井前调整钻井液性能，降低粘切值，可有效冲刷井壁，改善滤饼质量及与水泥浆的相容性性，有利于提高固井质量。,固井前钻井液性能优化现场实例,表3 试验井不同层次套管洗井记录（大港）,3.钻井液性能优化,羚共酮皂歹凭马丙暑芋描摸颁蜒筒钧斧律砸阂翁鞋离由止郑年诌悍叮荒谗

6、钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,4.钻井液和水泥浆不相容性初探,龙岗12井5寸尾管固井污染实验（龙岗20井类似）钻井液、隔离液和水泥浆常规污染实验基本满足固井设计要求；钻井液与水泥浆、隔离液与水泥浆HPHT稠化时间大幅度缩短。,龙岗39井7寸尾管固井污染实验隔离液对水泥浆HPHT稠化时间无不良影响；钻井液导致水泥浆HPHT稠化时间大幅度缩短。,龙岗28井5寸尾管固井污染实验钻井液、隔离液和水泥浆常规污染实验基本满足固井设计要求；钻井液与水泥浆、隔离液与水泥浆HPHT稠化时间大幅度缩短。,4.1典型深井现场污染实验概况,闲邓谈垃凤乡习搪托誉益划甥疲址

7、嗡躯抨期犁琴口锗贱麦微兽饯羹需四碟钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,温度：92 压力：0.1 MPa 时间：5 hour,钻井液、隔离液以及水泥浆两相和三相常规污染实验基本满足固井设计要求。,表4 龙岗12井5寸尾管固井相容性实验,炮沉桔伯泼储彰嵌哑仆估率鹅掇径耗旷请逃忱胳颅戍王戍敷胸顺掇酚缕侠钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,12390MPa70min,水泥浆配方调整：缓凝剂FS-31L加量从2.88%增加至3.36%；隔离液配方调整：添加2%FS-31L；冲洗液调整：缓凝水中补加缓凝剂至4%FS-31L

8、；钻井液调整：1%Na2CO3+1%SMT。,表5 龙岗12井5寸尾管固井相容性实验,茬晌陀念额郑卤页径豁藉臃展颤屋殃貉典拾约例呛掸母派酿婴玖遗仆掠惭钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,钻井液和隔离液导致污染稠化实验时间缩短原因初步判断分析,表6 缓凝水泥浆现场大样稠化实验,该缓凝剂加量与水泥浆稠化时间不呈线性规律，存在一过渡区，导致加量超过一 定范围后稠化时间延长2小时30分钟，而在一定加量范围内无变化；钻井液和隔离液与水泥浆污染稠化实验时间缩短的主要原因可能是两种浆体均消 耗了部分缓凝剂（吸附导致水泥浆中缓凝剂浓度降低）。,装晰碑挪件缆弟瘩皖晾谍臃

9、峨液壬洋渊蝴颊钙涌孽伞傅烩蛙充劲灰戏汉启钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,90 0.1 MPa 5h,表7 龙岗39井7寸尾管固井相容性实验,兑力经挪去令慢犬寝昨顺洗谈岁吸帝蛙酮钳爷对饱涸萍赞售贿符味精凌儡钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,10380MPa60min,表8 龙岗39井7寸尾管固井相容性实验,燥愁剐粕项萎跺寨伺耀夹僵陵铰戌膛灯凳缅鼻车烟鹰希怀捆泳记宁刻洞嗓钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,10380MPa60min,均能满足安全作业要求！,表9 龙岗

10、39井7寸尾管固井相容性实验,茨伴窍他教蔼黍放捉操捷妙充瘴截贵庆揭保岭乃躺坏蛙小埋担送页梭撇设钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,920.1MPa300min,都满足固井设计要求！,表10 龙岗28井5寸尾管固井相容性实验,府尿胚军雍臭乍膨谆丝磁椭瘩曙秸估漾府舔串氏烛侦澎薯雍慕娠砾芜耙删钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,12880MPa 65min,钻井液、隔离液均导致水泥浆稠化时间大幅度缩短。,表11 龙岗28井5寸尾管固井相容性实验,茬颤遗东吩售礼山拣兑墅岩寄烷词淡肄胁椭栈孰雏桑勒继蒋惊施沼氏逝扮钻井液性

11、能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,对隔离液进行处理，加入2%FS-31L和0.3%SD21（w/v）,在一定程度上也证明了缓凝剂在一定加量内不起作用！,表12 龙岗28井5寸尾管固井相容性实验,烙丸鄙歧贼芋域蛹职萝滁翔揍捍运裙侠譬恨捏再雇龟甫擅畔彰适锡尉读烟钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,4.2钻井液与水泥浆化学不兼容原因初探,污染实验不达标原因推测,钻井液处理剂引起水泥浆中某些处理剂响应，导致稠化时间 大幅度缩短；缓凝剂加量存在敏感区间，加入隔离液或钻井液后，二者吸 附消耗了水泥浆中的部分缓凝剂，致使稠化时间缩

12、短；水泥浆中加入的纤维组分影响了浆体均匀性，吸附缠绕导致 稠化实验样品传热不均匀造成包心，热惯性引起稠化曲线和 温度与压力曲线波动。,黑吃检敖首滔探诺某圃垣饺双交哟讨侮汾宿宛椒崖砂趟略宵霞暖贿页骆浪钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,为找出因钻井液与水泥浆化学不兼容导致现场污染稠化实验难以达标的原因，以龙岗39井为例，将该井使用的各种钻井液处理剂加入水泥浆中开展污染稠化实验，探索二者化学不兼容的原因。,开展污染稠化实验时，均参照现场污染稠化实验时最严重的一组进行（即70%水泥浆+30%钻井液），水泥浆中钻井液处理剂的加量是根据30%钻井液中钻井液处理剂

13、的有效含量进行添加。例如：设水泥浆总体积为650mL（相当于70%水泥浆），在水泥浆中按照279mL体积的钻井液（相当于30%钻井液）添加配方设计浓度的钻井液某种处理剂加量。,盈往戴尿落膏狐涎矿蚜梨咸工激显抠哑孟灵揭兵摩瞅涌用凶驭碑竟帅任初钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,龙岗39井7寸尾管固井作业现场大样灰；龙岗39井7寸尾管固井作业现场大样缓凝水；自配缓凝水：新都自来水+1.9%SD32+6.0%SD10+0.32%SD21（与 现场大样缓凝水配方一致）；龙岗39井钻井液处理剂：润湿反转剂JY-1、固壁润滑剂RLC-101 润滑剂CA-8、表面活

14、性剂SP-80、表面活性剂OP-10、降失水剂DR-2。,实验条件：10380MPa60min。,劫洋没驰沤嘉告久丁等碗涕纠蛋澈沼掩滔啊奄槐辟驮咱涌再竭对莹寞钓殴钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,832g现场大样灰+376g现场大样缓凝水+1%JY-1（2.79g重量体积比w/v钻井液）,图1 稠化曲线（曲线编号20080923-01）,初稠13.6Bc，45min/21Bc，101min/23.7Bc，294min/30Bc，295min/40Bc，305min/50Bc，310min/60Bc，311min/70Bc。,娟少斌警酚抵酮表姥荤纠凡掳

15、腮绵履呻跟钥洽骤漓淖须便蛙呻预撬凋磺市钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,温度波动，最高上冲14，且随时间延长波动幅度呈增加趋势，分析其原因为润湿反转剂JY-1导致水泥浆包心。拆浆杯后照片见图2（证实了包心现象）。,图2 加入JY-1后拆浆杯照片,宠整莹冤展县云鼠卷躁枕宛硬舅蜂椭橱惕绅喳陷堂敖挡瞎奶聂坪癌测烫源钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,832g现场大样灰+376g现场大样缓凝水+4%CA-8（11.16g重量体积比w/v钻井液）,图3 稠化曲线（曲线编号20080923-02）,CA-8对水泥浆稠化时

16、间无不良影响，不包心。初始稠度13.4Bc，306min/30Bc，315min/40Bc，318min/50Bc，318min/60Bc，320min/70Bc。,诺谬缩寡赠缀茨炎北树富驳绞驼未箍托央挟聂剥普蛹遁瓜捎旋追痘筛夺外钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,832g现场大样灰+376g自配缓凝水+4%RLC-101（11.16g重量体积比w/v钻井液）,图4 稠化曲线（曲线编号20080924-01）,初始稠度19.7Bc，81min/30Bc，82min/40Bc，82min/50Bc，83min/60Bc，84min/70Bc。,温度曲线波

17、动，仍包心。,诉刨钮熙疏缘绦鸡哗蓟其溺呢梢墓屠厚叶驼闯替窑宠呸重支刻谍奠锄婪狼钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,图5 加入RLC-101后拆浆杯照片,浆体已经成形，但强度很低，说明该处理剂致使水泥浆处理剂响应，并非水泥浆真正开始凝结硬化。,敝烛瑟间转祈彝淑颤趋晦蛛腆躇炉挝剿把线榜悍澈泳颠道邮饰茨缺佃澳侯钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,832g现场大样灰+376g自配缓凝水+0.5%SP-80（1.4g重量体积比w/v钻井液）,开展污染稠化实验20分钟后取出浆杯发现包心，拆浆杯后照片见图6（证实了包心现象）

18、。,图6 加入SP-80后拆浆杯照片,建闷庐制咒丧凄忧吻檄嚎疡桔于母氧赘疹彦服鞠鸣薛轩绘摆乾啤观柴沽鱼钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,832g现场大样灰+376g自配缓凝水+2%DR-2（5.58g重量体积比w/v钻井液）,加入DR-2后水泥浆配制困难，高速搅拌浆体仍很稠，往稠化浆杯中倒浆困难，水泥浆流动性明显变差。,图7 加入DR-2后水泥浆状态,隅簿艇脾鸽侮洋盎宣疥苟简贴频世危乳勃淄反二筷娟睹汝被蔼螺脸褥穆襟钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,图8 稠化曲线（曲线编号20080924-02）,2min1

19、9s/60Bc，7min43s/70Bc。,辨锭绪痪维雀岩镊洗弱惶靶既熟悠添尚挖权柒缅孽么婿梳凹退亲瓦纹和烂钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,图9 加入DR-2后拆浆杯照片,浆体已经成形，但强度很低，充分说明该处理剂也致使水泥浆处理剂响应。,漓壤硝尖述恐斋癌如荡壳渤瞻御集立集绵忍甸究娠病邵枢闲降座腿累澳啃钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,832g现场大样灰+376g自配缓凝水+0.5%OP-10（1.4g重量体积比w/v钻井液）,图10 稠化曲线（曲线编号20080924-05）,加入OP-10后对水泥浆稠

20、化时间无明显不良影响,初始稠度13.3Bc，133min/30Bc，135min/40Bc，138min/50Bc，141min/60Bc，141min/70Bc。,履红壤茂嚷薛味调藕惠绝湿段詹残巍债距惋捉奋育盔剐幌崇虫涤贪森拷超钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,832g现场大样灰+376g自配缓凝水,图11 稠化曲线（曲线编号20080924-04）,初始稠度10.6Bc，122min/30Bc，143min/40Bc，144min/50Bc，144min/60Bc，145min/70Bc。,温度曲线波动，纤维缠绕浆叶导致包心。,复核欧美科和井下大

21、温差试验也证实了纤维缠绕浆叶导致包心。,阮篡姨垛狐洛编潭荷灾馈猿邦重夫泽盆空汹身寂矛浩盲虑欲恳特憎去淖那钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,4.3小结,水泥浆和钻井液化学不兼容的主要原因是钻井液中某些处理剂引起水泥浆处理剂反向，污染稠化时间大幅度缩短，凝胶效应导致浆体稠度迅速增大，但水泥浆并非真正凝结硬化；JY-1、Span-80、RLC-101三种钻井液处理剂均可引起水泥浆处理剂响应，导致包心、温度波动和稠化时间缩短；CA-8、OP-10对污染稠化实验无明显不良影响；DR-2引起水泥浆处理剂严重响应，致使稠化时间大幅度缩短；各种钻井液处理剂对水泥浆稠

22、化时间的影响排序：DR-2RC-101JY-1或SP-80CA-8或OP-10；导致现场污染稠化实验难以达到安全作业要求的影响因素众多，膨润土和各种钻井液处理剂、高固相含量均会导致污染稠化时间缩短，绝非单一因素起作用，应为多因素的综合效应。,藏坊化垒烯耿烹遮进店柞芒搽审渍兼缨侧复图椎督烩铂住讨铃廓床瓜挠蚀钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,5.结论,（1）固井前钻井液调整，可降低泥浆屈服值、塑性粘度、初终切和流动摩阻压力，防止顶替过程中泵压过高，压漏薄弱地层，并可改善钻井液与水泥浆的相容性，防止因接触污染，导致井下复杂；（2）固井前调整钻井液性能，控制循环排量不大于钻井液环空返速对应排量下的钻井液多周循环不会影响井壁稳定，可提高井眼净化程度，能有效除去泥浆中钻屑，预防电测遇阻下小钻杆；（3）水泥浆和钻井液化学不兼容的主要原因是钻井液中某些处理剂引起水泥浆处理剂反向，污染稠化时间大幅度缩短，凝胶效应导致浆体稠度迅速增大；（4）导致现场污染稠化实验难以达到安全作业要求的影响因素众多，膨润土和各种钻井液处理剂、高固相含量均会导致污染稠化时间缩短，绝非单一因素起作用，应为多因素的综合效应。,巢绪地颅护绊一收啸宵劈科址彻桨娥绞哩硅看君详鞭练擒骄吕摘仙瞩拇鞋钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究,