一种固井用油基泥浆冲洗液的制备及应用

梁艳丽，郭 娟, 常少赟,李林锋,靳建忠

(卫辉市化工有限公司，河南 卫辉 453100)

0 前言

油基钻井液具有热稳定性和润滑性能好、低摩阻性能、密度范围大、抗各种盐类污染及强抑制性等众多优点，使用油基钻井液可有效避免油气层的水敏作用。因此在页岩气和储存水敏性程度较高的井区，常会采用油基钻井液进行钻探，以保护油气层不受侵害，但是油基钻井液在套管壁和井壁上形成的油基钻井液沉淀物和泥饼，严重影响了固井后所形成的水泥环与套管和井壁的胶结强度，不能有效封隔油气层，从而严重影响固井的质量。

本研究针对现有冲洗液清洗效果差、水泥浆顶替效率低而导致固井质量差等技术问题，研制了一种油基泥浆冲洗剂，室内对其冲洗能力、流变性和抗温性能进行了评价。实验结果表明，研制的冲洗液具有较好的耐温性和可泵性，同时对其油基泥浆及其滤饼有较好的冲洗能力，提高了两界面胶结强度和固井质量。

1 组成及制备方法

1.1 冲洗液基础配方的组成

油基泥浆冲洗液由以下物质组成：氟碳表面活性剂0.05～0.1份、乙二醇单丁醚18～22份、柴油7.5～11份、磷酸三甲酯4.5～6份、烷基酚聚氧乙烯醚6～7.5份、壬基酚聚氧乙烯醚6～7.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10～15份、十二烷基苯磺酸钠12.5～17.5份和蒸馏水13.4～35.45份。

1.2 冲洗液的制备方法

①在反应釜中加入蒸馏水，开启搅拌，然后加入十二烷基苯磺酸钠，使十二烷基苯磺酸钠充分溶解；②加入氟碳表面活性剂、柴油和乙二醇单丁醚，搅拌；③加入烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酸聚氧乙烯醚，搅拌；④加入脂肪醇聚氧乙烯硫酸钠，搅拌；⑤加入磷酸三甲酯搅拌，得固井用油基泥浆冲洗剂。

2 实验使用仪器

JJ2000B型电子天平：称取范围0～2 000 g，精度为0.01 g；六速旋转黏度仪；数显三用恒温水浴箱HH-W420，可控制在(20±0.1)℃；变频高速搅拌机；DFC-0706A型常压稠化仪，应符合GB 10238中第7.1.4的要求；温度计，0～50 ℃，分值为0.1。

3 冲洗效率性能评价

井壁、套管壁上黏附的油基钻井液是导致水泥环与固井界面胶结质量变差的主要因素，致使固井界面胶结不良，使固井作业存在很大的气窜隐患[1]。因此如何有效地清洗泥饼，提高界面的胶结能力，对提高固井质量至关重要[2]。油基泥浆冲洗液首先通过吸附作用附着在油污表面，再通过渗透作用进入油污内部，依靠极低的界面张力，使油污与井壁之间的润湿性发生反转，使其在接触时间内从井壁自然脱落，从而提高水泥环与套管和井壁的胶结质量[3]。室内将油基泥浆冲洗液配制成不同浓度，分别为0、5%、10%、15%，并对其冲洗效率进行了实验评价和数据分析。

3.1 冲洗效率性能评价方法

①首先去掉六速旋转黏度仪内转子和外转筒，称取外转筒的质量为W；②将外转筒刻度线以下用毛刷均匀涂抹现场泥浆，称取挂有现场泥浆的六速旋转黏度仪外转筒(以下称为试样外转筒)，质量为W1(g)；③将外转筒缓慢安在六速旋转黏度仪上，按要求浓度配制好的冲洗液倒在六速旋转黏度仪样品杯中(冲洗液预热至38～40 ℃)，启动六速旋转黏度仪将转速控制为300 r/min，旋转冲洗时间为8 min；④冲洗结束后停止旋转，移走样品杯，缓慢放下试样外转筒，肉眼观察，若转子表面没有现场泥浆，则清洗效率为100%，若转子表面有现场泥浆则沥干后，称其质量为W2，其清洗效率为：

式中：η，清洗效率；W1，清洗前现场泥浆和外转筒的总质量，g；W2，清洗前现场泥浆和外转筒的总质量，g；W，外转筒的净质量，g。

3.2 油基泥浆冲洗溶液不同浓度的配制

将油基泥浆冲洗液按占水质量分数为0(即清水)、5%、10%、15%的加量配制成不同浓度的冲洗液。

3.3 浓度对油基泥浆冲洗液冲洗效率的影响

室内将固井用油基泥浆冲洗液配制成不同浓度(浓度分别为0、5%、10%、15%)，按照冲洗液评价方法对油基泥浆进行冲洗，实验数据见表1。

表1 不同浓度冲洗液的冲洗效率

从以上数据可以得出：随着冲洗液浓度的增加，清洗能力不断升高，且在不同加量下具有良好的线形关系；当浓度达到15%时，冲洗液的浓度达到最佳，冲洗效率高达99.8%。

4 流变性能及抗温性能评价

考虑到现场的应用情况，进一步测试了油基泥浆冲洗液的流变性和抗温性。冲洗液不仅要具有较高冲洗效率，同时还要有很低的黏度和良好的可泵性。本实验测定了浓度为15%的油基泥浆冲洗液，分别在温度为25、70、90 ℃条件下的流变性能，并对其实验数据进行分析。

根据配方将油基泥浆冲洗液配制成15%的浓度，用变频高速搅拌机高速搅拌5 min，25 ℃测定其流变性能；再按其方法配制相同浓度的冲洗液2份，分别在70、90 ℃下常压养护20 min，再进行流变参数的测定，不同温度下15%浓度冲洗液流变参数测定结果见表2。

表2 不同温度下15%浓度冲洗液流变参数

从表2中可以看出，随温度升高，冲洗液的流变指数n值增大，即冲洗液的流变性增加，接近牛顿流型流体。随温度的升高，稠度系数K值逐渐减小，即稠度降低，具有良好的可泵性。高温养护之后，整体的流变性能较好，稠度变化不大[4]。

5 现场应用

油基泥浆冲洗液通过溪205井、黄202H3-3井、黄202H1-3井等30多口井的现场应用，取得了较好的应用效果，下面主要以黄202H1-3井为例，介绍油基泥浆冲洗液的现场应用情况。

黄202H1-3井位于重庆市永川区来苏镇石牛寺村6组，四川盆地渝西区块构造带。该井井型为水平井，井别为评价井。目的层为志留系龙马溪组，钻探目的是评价向斜区埋深4 100～4 200 m五峰组—龙14小层各小层产能贡献；完钻层位志留系龙马溪组。该井本开Φ215.9 mm钻头完钻井深5 710 m，Φ139.7 mm套管固井，封固产层，本次固井采用常规固井工艺，采用G级两凝水泥浆体系，两凝界面为3 900.00m，水泥浆返至地面，密度为2.20kg/L G级缓凝水泥浆封固1 000.00～3 900.00 m，密度1.90 kg/L G级快干水泥浆封固3 900.00～5 710.00 m，水泥塞长45.84 m。

本井主要存在清洁净化井眼难：长水平段、井壁应力稳定性差，岩屑在水平井段因自重作用贴底边下沉，容易沉砂掉块堵塞环空，因此如何保证井眼稳定，防止坍塌、清洁净化井眼沉砂、掉块，为后期作业提供稳定、畅通井眼通道是关键。固井质量难以保证：①套管在大斜度井段、水平段居中度低，可能出现岩屑和流体因自重下沉等；②钻井液相对密度高、粘切高，顶替中窜槽几率大；③高相对密度油基钻井液、水泥浆之间相容性差，接触污染流体变稠，流变性变差，不利于顶替等固井技术难点。

全井段采用油基泥浆冲洗液，声幅测井检测结果显示固井合格率100%，固井质量综合评定为优良，取得了良好的固井效果。

6 结论

油基泥浆冲洗液由以下物质组成：氟碳表面活性剂0.05～0.1份、乙二醇单丁醚18～22份、柴油7.5～11份、磷酸三甲酯4.5～6份、烷基酚聚氧乙烯醚6～7.5份、壬基酚聚氧乙烯醚6～7.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10～15份、十二烷基苯磺酸钠12.5～17.5份和蒸馏水13.4～35.45份。油基泥浆冲洗液具有很好的清洗效果，能够有效清洗泥饼表面残余的油污，浓度仅为15%的冲洗液冲洗效率可达到99.8%，大幅提高了界面胶结强度。该冲洗液具有良好的流变性和耐温性，接近于牛顿型流体，高温养护20 min后，仍具有良好的流变性能和可泵性。油基泥浆冲洗液通过现场30多口井的现场应用，固井质量综合评定为优良，取得了良好的固井效果。