基于油基钻井液下的固井前置液技术实验研究

崔嵬

摘 要：油基钻井液在页岩气井中应用广泛，但严重的影响了固井质量。从油基钻井液最胶结质量的影响着手，开展了固井前置液室内实验研究和评价，得到了适用于油基钻井液下的固井前置液体系。

关键词：固井前置液;固井质量;页岩气;油基钻井液

油基钻井液有效的降低了页岩气井钻井过程中的工程复杂，但对冲洗效果和隔离液提出了更高的要求。为保证油基钻井液下的固井质量，清除套管和井壁界面上的粘附物、有效隔离水泥浆和油基钻井液，提高界面胶结强度和水泥石抗压强度，开展固井前置液研究具有重要作用。

1 油基钻井液对固井质量的影响

油基钻井液在国内外使用广泛，具有较强的热稳定性、流变性、强抑制性和抗污染能力，可调的密度范围大等优点，有效的保证了钻井安全。但是，固井过程中套管壁和井壁上由油基钻井液形成的油膜很难被驱替，若驱替效果不佳，将导致固井质量下降。因此，油基钻井液下固井质量的问题主要体现在顶替效率和第二界面的胶结程度。

实践证实，油基钻井液严重降低了固井过程中水泥环二界面胶结强度，由于油基钻井液的化学惰性、粘附性和润滑性等，水泥浆和油基钻井液不会发生反应，导致形成一个无强度的、光滑的胶结面，从而大幅降低二界面胶结强度，同时，油基钻井液中加入了大量的化学试剂，也会对二界面胶结程度产生影响。

2 固井前置液实验研究

2.1 冲洗效率实验方法

笔者通过开展大量实验，确定采用六速旋转粘度计捆附砂纸法进行冲洗效率评价，将陶瓷滤芯安装至透明钢化玻璃内以便更直观的对冲洗效果进行观察（图1）。为更好的模拟现场情况，采用相关仪器对排量、压力和温度进行调节。实验方法如下：

①模拟井壁采用可渗透、具有微孔隙的陶瓷滤芯，确定初始陶瓷滤芯质量为m0;②将油基钻井液装入浆筒，并放入称量好的陶瓷滤芯，对筒内施压1MPa并保持10min不变，以使得油基泥饼附着在陶瓷滤芯表面;③将附有泥饼的陶瓷滤芯进行悬挂晾20 min后称取质量m1;④冲洗评价仪中放入附有泥饼的陶瓷滤芯，旋上顶盖并调节水阀，通过控制排量进行冲洗;⑤按照标准时间进行冲洗后，取出并晾干陶瓷滤芯，再次称取陶瓷滤芯质量m2;⑥采用公式计算冲洗效率（冲洗效率=（m1- m2）/（ m1–m0）×100%）。

本次采用清油剂为20%下，冲洗8min进行实验。实验结果表明冲洗效率达到96.8%，陶瓷滤芯基本无油污附着，完全符合技术指标。为更好的说明冲洗效率，我们对清油剂加量为10%，温度为60℃，流速排量为1.16 m/s，冲洗时间为6min、8min、10min、12min进行了评价，其冲洗效率分别为86.4%、92.1%、95.5%和98.3%。

2.2 隔离液实验评价

笔者确定了隔离液组成为水+加重剂+悬浮稳定剂+清油剂。悬浮稳定剂主要是为了悬浮固相颗粒和加重剂，为高分子材料，能较好的防止固相颗粒沉降，保证隔离液的粘度，利于顶替钻井液。隔离液配方为：水+加重材料（重晶石）+稳定剂+清油冲洗剂，实验性能结果如表1所示。实验表明隔离液密度调节范围较广，为1.00-2.30g/cm3，由于悬浮稳定剂的作用，保證了携带作用，不仅抑制井壁坍塌，还可以实现驱替、清油的目的。

3 结论

页岩气是我国油气上产的关键，通过研究形成了油基钻井液下的前置液体系技术，较好的保证了清油效率，隔离液密度范围可调，保证了固井质量，为油基钻井液下的固井技术提供保障，值得进一步推广应用。

参考文献：

[1]王荐，岳前升，吴彬，等.油基钻井液井筒清洗技术室内研究[J].海洋石油，2008，28（4）：73-76.

[2]王广雷，吴迪，姜增东，等.固井冲洗效率评价方法探讨[J].石油钻探技术，2011，39（2）：77-80.