BH-HDS 隔离液在小井眼固井的应用研究

2021-01-20李中国贾尚杰孙延华杨洪海李剑华

石油化工应用 2020年12期

齐奔，李中国，吕泽，张然，贾尚杰，孙延华，时健，杨洪海，李剑华

（中国石油渤海钻探第二固井公司，天津 300280）

随着近年来环保形势越来越严峻，长庆地区尤为明显，为了缓解泥浆及钻井岩屑带来的环保压力，2016年长庆油田开始实施165.1 mm 小井眼井，小井眼井型为长庆油田近几年主推的井型。目前小井眼固井技术在长庆地区开采方面广泛应用，特别是在苏南道达尔区块，目前已全部改为小井眼钻井[1]。苏里格区块地层中直罗组、和尚沟、石千峰组及上石盒子组泥岩段易发生井壁坍塌；延长组和刘家沟组易发生井漏，其中延长组地层破压梯度当量密度为1.30 g/cm3～1.40 g/cm3，苏南道达尔区块小井眼气层固井为152.4 mm 井眼下88.9 mm 套管，属于小环空非常规固井，套管内容积小，顶替排量受限且施工压力高，固井顶替效率难以保证，影响固井质量[2，3]。为平衡压力，提高顶替效率，更好的隔离钻井液与水泥浆，需使用加重隔离液体系。

1 BH-HDS 组成及作用机理

BH-HDS 隔离液外加剂的基本组成[4]为：悬浮剂BH-S612S、稀释剂BH-D312L、清洗剂BH-Q812L 和加重剂BH-W713S，根据具体施工情况需要注入一定量的降失水剂和缓凝剂。悬浮剂BH-S612S 主要由发酵制得的生物聚合物和改性膨润土等矿物组成，具有良好的悬浮稳定性能，用量较少时便能使溶液产生较高的黏度，并且这种稳定剂的黏度不受温度的变化而变化。稀释剂BH-D312L 主要由能够离解出磺酸盐阴离子基团的聚合物组成，清洗剂BH-Q812L 主要由非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂以及无机助剂复配而成，加重剂BH-W713S 主要是选择使用不同粒径的可酸溶的矿物粉末复配而成，不会造成产层污染。通过悬浮剂BH-S612S、稀释剂BH-D312L、清洗剂BHQ812L 和加重剂BH-W713S 四种核心外加剂的作用，BH-HDS 隔离液与钻井液、水泥浆间具有良好的化学相容性，能有效隔离钻井液与水泥浆，防止其相互接触污染。

2 性能评价

2.1 隔离液流变及悬浮稳定性

采用BH-W713S 作为加重材料，配制1.10 g/cm3～1.70 g/cm3不同密度的隔离液，配方（见表1）。由表1可知，通过调节隔离液配方中悬浮剂和稀释剂的加量，可以配制出稳定的隔离液，当隔离液密度在1.10 g/cm3～1.40 g/cm3，配制的隔离液流变性能良好，不需要加入稀释剂，可以满足施工要求，当密度超过1.40 g/cm3时，隔离液的流变性能变差，因此需要加入一定量的稀释剂，来满足隔离液的流变性能。

不同密度隔离液在常温下的流变性能和稳定性（见表2），从表2 可以看出，隔离液在常温下具有良好的流变性能，随着密度的增加，通过加入适量的稀释剂，流变性能满足要求，隔离液静置2 h，密度差均为0。这说明制备的隔离液可以在配制施工现场稳定的存放，而不会发生沉降。

加重隔离液的沉降稳定性对于有效阻止钻井液和水泥浆接触起到至关重要的作用。在85 ℃下常压搅拌30 min 后，静置2 h 测试其稳定性发现，其密度差均小于0.01 g/cm3，这说明BH-HDS 隔离液具有良好的抗温性能和沉降稳定性能。随着温度的增加，由于热稀释作用，隔离液的流变性能变好，其动切力PV 和塑性黏度YP 均有所下降（见表3）。

2.2 隔离液相容性能评价

2.2.1 钻井液与隔离液的相容性试验隔离液与钻井液相混后，随着隔离液所占比例的增加，塑性黏度变化不大，说明隔离液与钻井液具有良好的相容性，且被污染了的钻井液仍能保持良好的流变性（见表4）。

表1 不同密度隔离液配方

表2 不同密度隔离液在25 ℃下的流变和沉降稳定性能

表3 不同密度隔离液在85 ℃下的流变和沉降稳定性能

表4 隔离液与钻井液相容性试验性能

表5 隔离液与水泥浆相容性试验性能（25 ℃）

2.2.2 水泥浆与隔离液的相容性试验（见表5）水泥浆密度为1.35 g/cm3，配方为：嘉华G 级水泥+减轻剂60 %+水100 %+缓凝剂BH-R102L 1.2 %；隔离液密度为1.25 g/cm3，从表5 可以看出，隔离液对水泥浆具有一定的稀释作用，混浆的YP、PV 等均下降。

2.3 抗污染稠化试验

纯水泥浆的稠化时间为279 min，加入了30 %的隔离液后，稠化时间大于300 min，当隔离液的加量为70 %时，稠化时间大于310 min，均为安全时间，符合施工要求（见表6）。相应的稠化曲线（见图1～图4）。

表6 隔离液与纯水泥浆相容性试验性能（85 ℃）

3 现场应用

BH-HDS 加重隔离液在苏南道达尔区块应用60井次，固井优质率达到了95 %。以SN0162-01 井为例，该井为二开定向井，目的层井深3 934 m，套管下深3 932 m。本井封固段长达3 608 m，刘家沟和延长组为低压易漏层，下套管与固井过程中存在漏失风险，导致返高不够。气层固井152.4 mm 井眼下88.9 mm 套管，属于小环空非常规固井，套管内容积小，顶替排量受限且施工压力高，固井顶替效率难以保证，影响固井质量。该井采用双凝水泥浆体系，缓凝浆采用1.35 g/cm3低密度水泥浆体系，注入水泥浆47 m3，速凝浆采用1.90 g/cm3胶乳防窜水泥浆体系，注入水泥浆7 m3。注入水泥浆之前，注入5 m3的冲洗液，冲洗虚泥饼，为了平衡地层压力，提高压稳程度，且保证不压漏地层，故采用1.25 g/cm3的隔离液体系，注入隔离液量为5 m3。固井施工过程中，隔离液采用批混撬进行混配，注入过程中隔离液密度显示均匀，且从返出浆来看，混浆较少。经声幅测井，固井质量优质。