固井前置液设计讲解
基于油基钻井液下固井前置液的研究及应用
基于油基钻井液下固井前置液的研究及应用基于油基钻井液下固井前置液的研究及应用摘要：本文主要研究了基于油基钻井液下固井前置液的配方和性能，并探讨了其在油田钻井固井工作中的应用。
通过实验研究发现，基于油基钻井液下固井前置液可以具有良好的泡沫稳定性、良好的密封性以及低污染性等优点。
关键词：油基钻井液、下固井前置液、配方、性能、应用一、绪论固井工作是油田钻井的重要环节之一，其目的是保障井壁稳定，防止井壁塌陷；完善井地固结性能，防止井眼水井流发生；控制油气的流动，以达到合理的油层开发和产能维持。
下固井前置液是固井工作中至关重要的环节之一，其性能直接影响到固井工作的质量和效果。
另一方面，油基钻井液是目前油田钻井中主要使用的钻井液之一，具有良好的性能和应用效果，在钻井作业中广受欢迎。
结合油基钻井液的性能特点，研究基于油基钻井液下固井前置液，不仅是固井工作中的一种优化选择，同时也是当前钻井液技术研究的热点。
因此，本文将重点研究基于油基钻井液下固井前置液的配方和性能，并探讨其在油田钻井固井工作中的应用。
二、基于油基钻井液下固井前置液的配方基于油基钻井液下固井前置液的配方设计，要考虑到其具有良好的泡沫稳定性、良好的密封性以及低污染性等特点，不失为一种创新性的设计思路。
下固井前置液的主要配方成分包括泡沫剂、污染物清洁剂、防腐剂、增稠剂、密封剂、亲水剂等。
配方中的泡沫剂可使下固井前置液具有较好的稳定性和吸附能力，并能够延缓其挥发时间。
配方中的污染物清洁剂则可清除掉钻井液中的杂质和污染物，保证下固井前置液的清洁性。
防腐剂和增稠剂则可保证下固井前置液在固井作业中的稳定性和粘度性。
而密封剂和亲水剂则可起到密封井区的作用，保证固井的密封性和稳定性。
三、基于油基钻井液下固井前置液的性能基于油基钻井液下固井前置液的性能主要包括泡沫稳定性、密封性、污染性等方面。
实验研究表明，基于油基钻井液下固井前置液可以具有良好的泡沫稳定性和密封性，并且相对于水基钻井液来说，其污染性低。
THR固井前置液的研究与应用
分别 为５ ： ９ ５ 、 ２ ５ ： ７ ５和 ５ ０ ： ５ ０的混合 液 ， 并 按
Ａ Ｐ Ｉ 规范进 行 稠 化 时 间 实 验 ， 结 果 如 图 １所 示 。 不 同体积 比的混 合样并 未 在 １ ０ ０ ％水 泥 浆 的稠 化 时 间 内凝 固 ， 说 明前置 液对水 泥浆 没有促 凝作 用 ； 混合 样 的稠化 曲线平 滑 ， 且初 稠值 与水 泥浆相 近 ， 甚 至有所 减小 ， 表 明前 置 液 对水 泥 浆 没 有增 稠 效
透剂的渗透作用为基础 ， 研制 出用于吐 哈油 田固井 的前 置液一 Ｔ Ｈ Ｒ固井前置 液。该前置 液能在紊 流顶替过 程中有效 冲刷泥饼 ， 改变 固井二界 面 的润湿性 ， 有效 增强 界面胶结强 度 ， 提高固井质量 。 Ｔ Ｈ Ｒ固井前 置液 在吐哈油 田应用成功 ， 固井 合格率 １ ０ ０ ％。
２ ． ２ 与钻 井 液的 相容 性
前置 液 与钻井 液 按 一定 的体 积 比混 合 ， 充 分 搅 拌 后测 定其 流变 参数 ， 并 观察 是否 有增 稠 、 絮 凝或 沉 淀等 现象 ， 结 果如 表 ２所示 。
按 照石油行业标 准 Ｓ Ｙ ／ Ｔ ５ ３ ７ ４ －２ ０ ０ ０ ｛ 油气
果， 同时 昆 合样 也 未 出 良好 。
－ Ｉ ＿ｌ ｉ ａ ｒ ５ ％ 前置液 ， ９ ５ ％ 水泥浆 ７ ｒ
。 ∞、 器
—
算冲洗率。冲洗率的计算公式如下 ：
Ｇ 一Ｇ， ｘ１ ０ ０％
式中， Ａ为 冲洗 率 ， ％； Ｇ ｏ为 原 模 具 质 量 ， ｇ ； Ｇ 为浸 于钻井 液 中黏 附后 模具 总质量 ， ｇ ； Ｇ ２ 为 冲
井注 水泥 前置 液使 用方 法 》 进行 相容 性检 测 。将
自修复固井前置液实验研究
自修复固井前置液实验研究自修复是一种在固井工艺中非常重要的技术，它可以确保固井口的完整性并减少漏失情况。
前些年来，自修复液逐渐成为了固井工艺中的一种重要前置液体，并被广泛使用。
本论文旨在探究自修复固井前置液的研究实验。
自修复固井前置液的主要生产材料有聚季铵盐、硅酸盐、硫酸盐等，其中聚季铵盐是目前应用最为广泛的一种材料。
本论文的研究实验通过对自修复液中各组分的定量分析、实验室小测试验以及前置液的周围环境变化探究三个方面来深入探究自修复固井前置液的性能。
首先，本研究使用质谱仪、红外光谱及X射线能谱等方法对自修复液中各组分的含量进行了定量分析。
结果表明，自修复液中聚季铵盐、硫酸盐及硅酸盐的含量比例为50:25:25。
研究实验发现，控制自修复液中各组分的含量比例十分关键，只有比例达到一定要求，此液体才能具备良好的自修复效果。
接着，实验室小试验是对自修复液的一次基本性实验研究。
在本次实验研究中，选取了多种土样作为测试对象，通过对自修复液吸附的情况进行观察，将不同类型的土壤从吸附效果好到差进行了排序，进而筛选了最适合选用的土壤类型。
最后，研究实验通过对自修复液周围的环境变化进行观察，掌握了自修复液在不同温度下的变化规律、不同气氛下的变化情况等，进而深入探究自修复液的适应性。
总的来说，本次研究实验对自修复固井前置液的性能进行了细致的探究，对于固井工程实践有一定的参考价值。
同时，进一步的研究探究还需要结合实际情况进行多样化的考虑，以期能更好地适应固井工程的需求。
在自修复液的研究中，还需要重点考虑到其物理性质和化学性质。
自修复液通常具有粘稠度大、黏着性好等特点，这些特点能够有效地防止固井过程中井口溢出。
此外，自修复液还能够吸附并填塞砂层、毛细孔隙等破坏部位，从而提高固井质量和井口完整性。
这些特性可以通过实验来进行验证，进一步明确自修复液的适用性和使用效果。
在化学性质方面，自修复液通常会受到酸碱度、离子浓度等因素的影响。
固井前置液-隔离液及配套外加剂研究分析
79油气勘察现代矿物开采、地质勘察等活动均需要进行钻井，钻井工作中，固井又具有不可替代的重要作用。
固井是指向井内下入套管，向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业，包括下套管和注水泥等。
为保证固井作业效果，隔离液及配套外加剂的作用得到普遍重视，针对相关物质的研究，也因此具有突出价值。
一、固井前置液-隔离液及配套外加剂的作用固井是现代钻井作业的关键环节之一，直接影响作业井的安全、性能，固井前置液中，隔离液及配套外加剂的作用是在常规工作基础上对固井效果进行优化。
这一作用可体现在以下方面：大部分的隔离液和配套外加剂可以形成平面推进新顶替钻井液，也能更好的适应紊流柱水泥工作条件，无需进行钻井液输注二次操作。
低压井、存在漏失问题的作业井、失水条件差的作业井，应用隔离液和配套外加剂能够改善低压、失水等作用作用，维持作业井功能。
当作业区域存在结构不稳定问题时，隔离液和配套外加剂能够进行应对，降低坍塌风险，避免底层和井内压力波动变化和垮塌的风险。
隔离液和配套外加剂也具有一定的浮力作用，顶替钻井液的效果比较理想，也能清除胶凝的钻井液和泥浆混合物，提升作业效率。
二、固井前置液-隔离液及配套外加剂的研究进展１．接触污染研究固井前置液－隔离液及配套外加剂的运用研究由来已久，相关工作的切入口则是钻井液和水泥浆接触污染问题。
大部分钻井液存在胶凝可能，在持续作用于钻井作业的过程中，与泥浆、水分相互作用，可出现缠绕絮凝，导致泥浆中各类金属离子的稳定态势被破坏，这种破坏一般为物理式，体现为重金属粒子被大量吸附、钻井液成分破坏，出现污染，表现为流动性降低。
未能得到有效处理，已经出现“假凝”情况的钻井液，还会进一步凝固，导致水泥浆、自由水分子被包裹，钻井液凝聚成块状，水泥环的强度因此下降。
此外，泥浆中的中性物质和盐类物质，过多接触钻井液也会导致其流动性下降的问题。
２．评价与应用方法针对固井前置液－隔离液及配套外加剂的运用评价，主要考虑流变性、混浆水泥石抗压强度，混浆ＡＰＩ滤失量、稠化时间等。
固井前置液设计概要
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
2、冲洗液的性能
① ② 一般密度较低（如1.0~1.03g/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；
③
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；
④
稀释型冲洗液，应能稀释和分散钻井液，使钻井液在较低
36.480 1.368 0.182 0.160 3.809 42.00
138.087 6.214 0.690 0.690 60.993 158.980
1000mL漏斗粘度: 78 秒 流变性: 热浆：60/600；42/300；36/200；26/100；10/6；8/3 冷浆: 97/600; 70/300; 58/200; 39/100; 11/6; 8/3. 配制方法： 1)先用F/W水化PC-S21S两小时; 2)边搅加PC-X62L,测粘度为35秒； 3)边搅边加重晶石(BARITE)，循环搅拌30分钟后，测粘度为85秒； 4)保持循环搅拌，固井前加PC-W21L，测粘度78秒；
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；
17
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。
固井前置隔离液的研究发展
固井前置隔离液的研究发展
曹权
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2008(034)009
【摘要】固井隔离液用在钻井液和水泥浆之间,其主要作用是防止水泥浆的污染和钻井液的絮凝稠化以及冲蚀走井壁泥饼的油膜及疏松物,改善水泥浆对井壁的固结条件.所以我们要在使用前要进行合理的设计,要全面了解其种类、性能标准、体系常用组分及作用原理、设计要求以及性能评价手段、方法、标准等,这样才能很好的利用和综合发挥隔离液的作用.
【总页数】2页(P167-168)
【作者】曹权
【作者单位】西南石油大学石油工程学院,四川成都610500
【正文语种】中文
【中图分类】TE2
【相关文献】
1.固井前置冲洗液的研究发展 [J], 杨香艳;郭小阳;杨远光;郑友志
2.一种泥饼增强型固井隔离液 [J], 谌德宝
3.固井前置液-隔离液及配套外加剂研究分析 [J], 李文波[1]
4.BH-HDS隔离液在小井眼固井的应用研究 [J], 齐奔;李中国;吕泽;张然;贾尚杰;孙延华;时健;杨洪海;李剑华
5.贝克休斯SealBond固井隔离液 [J], 胡志强
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硅酸钠前置液在委内瑞拉重油带固井中的应用
硅酸钠前置液在委内瑞拉重油带固井中的应用摘要：委内瑞拉的重油带是一个重要的油气资源开发区，其中固井技术是实现有效采油与加强井壁稳定的重要手段。
本文介绍了硅酸钠前置液在固井中的应用，包括其物理化学性质、喷射孔道改造方案、注入量数量及效果分析。
研究结果表明，硅酸钠前置液可以提高固井质量，改善井壁稳定性，减少井壁损伤，提高油气产量和经济效益。
关键词：硅酸钠前置液、固井、井壁稳定性、油气产量、经济效益引言：委内瑞拉的重油带是一个重要的油气资源开发区，其中固井技术是实现有效采油与加强井壁稳定的重要手段。
固井是指通过在井眼中注入特殊的填充物，形成一个“套管+水泥”的结构，增强井壁的强度，维护井眼的稳定性，保证油气顺利生产。
随着井深不断加深、工程难度不断增加，传统的固井方法已经无法满足井壁稳定性和油气产量的要求。
因此，需要寻找新的固井材料和方法。
硅酸钠是一种无机胶体材料，具有极强的粘结性和黏性。
其具有微珠粒度，可以在井眼中与水泥形成共同架桥，增强水泥胶结体的强度和塑性。
因此，硅酸钠前置液在固井中得到了广泛的应用。
本文将介绍其在委内瑞拉重油带固井中的应用。
实验方法：1.物理化学性质检测：检测硅酸钠前置液的比重、粘度、PH 值等物理化学性质。
2.喷射孔道改造方案：通过数值模拟分析和现场试验，确定硅酸钠前置液的喷射孔道改造方案和注入量。
3.注入量数量及效果分析：通过现场实验和数据分析，对不同注入量下硅酸钠前置液的固井效果进行评估，并对不同注入量下的油气生产量进行比较分析。
实验结果：1.硅酸钠前置液的物理化学性质硅酸钠前置液的比重为1.15g/cm³，粘度为45mPa·s，PH值为10.5，表明其具有较好的流动性和胶结性。
2.喷射孔道改造方案通过数值模拟分析和现场试验，选择对井眼周围4个方向各喷射40m³硅酸钠前置液，其中喷射量分别为17m³、12m³、6m³和5m³。
固井前置液技术研究
2005年
李友臣 ,吴旭辉 ,张 轩 :固井前置液技术研究
增刊
129
行分散 、稀释 ,并高速冲刷套管壁和井壁 ,隔离液再进一步对套管 壁和井壁进行高径向速度的冲蚀 ,并有效避免水泥浆与钻井液 直接接触污染 ,使水泥浆与钻井液界面清楚 ,减少了水泥浆窜槽 , 从而极大地提高了水泥浆顶替效率 ,改善了水泥胶结质量 。
1999, 1.
固井前置液技术研究
李友臣 ,吴旭辉 ,张 轩
(胜利石油管理局渤海固井公司 ,山东 东营 257200)
摘 要 :固井前置液设计是固井设计中非常重要的一部分 ,它对于提高水泥浆顶替效率 ,改善水泥浆胶结质量起着非常 重要的作用 。针对不同井型和井的复杂程度 ,不同钻井基液 ,选择不同的冲洗液和隔离液 ,对于提高水泥浆顶替效率 , 改善水泥浆胶结质量起着非常重要的作用 。 关键词 : SGF系列前置液 ;紊流前置液 ;塞流前置液
表 4 SGF基液的稳定性试验
静止时间 , ( h)
1
2
3
4
5
悬浮比 , (mm /mm ) 0 /100 0. 1 /100 0. 1 /100 0. 2 /100 0. 2 /100
从室内试验表 5可以看出 , SGF基液对钻井液和水泥浆有很 好的相容性 ,对钻井液和水泥浆不仅不会造成污染 ,而且随着时 间 、温度 、压力的升高其流动性也会有很大改善和提高 。
固井前置液技术研究129行分散稀释并高速冲刷套管壁和井壁隔离液再进一步对套管壁和井壁进行高径向速度的冲蚀并有效避免水泥浆与钻井液直接接触污染使水泥浆与钻井液界面清楚减少了水泥浆窜槽从而极大地提高了水泥浆顶替效率改善了水泥胶结质量sgf基液具有非常好的稳定sgf基液的稳定性试验静止时间mmmmsgf基液的技术参数序号项目技术指标从室内试验表sgf基液对钻井液和水泥浆有好的相容性对钻井液和水泥浆不仅不会造成污染而且随着时温度压力的升高其流动性也会有很大改善和提高外观ph粘度棕褐色粘稠液体sgf基液的污染试验sgf基液的室内模拟顶替试验数量类型说明淡水淡水5稀释剂sgf93水泥浆严重污染界面不清楚水泥浆严重污染界面不清楚水泥浆轻度污染界面清楚水泥浆无污染界面清楚97淡水2003年至今现场使用400多口井
固井前置液合理用量计算方法
中 图 分 类 号 ：TE 25
文 献 标 志 码 ：A
Rational dosage calculation method of cementing pad fluid
XU Qiang (Drilling Technology Research Institute, Shengli Petroleum Engineering Corporation Limited, SIN O PEC , Dongying 257000, China)
第 25卷第1期
断块
油气田
FAULT-BLOCK OIL & GAS FIELD
2018年 1 月
d o i:10.6056/dkyqt201801028
固井前置液合理用量计算方法
许强
(中 国 石 化 胜 利 石 油 工 程 有 限 公 司 钻 井 工 艺 研 究 院 ，山 东 东 营 257000) 基 金 项 目 ：中 国 石 化 石 油 工 程 公 司 项 目 “ 鄂 尔 多 斯 工 区 东 胜 气 田 一 体 化 钻 完 井 成 套 技 术 ” （S G 1 6 -2 4 K )
1 前置液冲洗效率评价
冲 洗 效 率 评 价 方 法 主 要 有 锥 形 瓶 法 、钻 屑 柱 法 、建 立大型模拟井筒和六速旋转黏度计法等[6]。其 中 ，六速 旋 转 黏 度 计 法 操 作 简 单 ，对 比 性 强 。在 不 同 转 速 时 ，作 用在六速黏度计转筒上的切浆 柱 结 构 必 不 可 少 的 组 成 部 分 ，主 要 用 于 稀 释 和 隔 离 钻 井 液 ，以 改 善 顶 替 效 率 和 保 证 固 井 质 量 。 提 高 固 井 质 量 的 关 键 是 有 效 清 除 井 壁 与 套 管 壁 上 的 虚 泥 饼 ，替 净 环 空 各 间 隙 （尤 其 是 窄 间 隙 处 ）的 钻 井 液 。根 据 测 试 分 析 和 数 值 模 拟 ，建 立 了 前 置 液 合 理 用 量 的 计 算 方 法 ：借 助 六 速 旋 转 黏 度 计 法 ，定 量 评 价 前 置 液 对 井 壁 泥 饼 的 冲 蚀 能 力 ；以 流 体 力 学 软 件 数 值 模 拟 的 方 法 ，研 究 前 置 液 对 水 平 井 段 偏 心 环 空 内 各 间 隙 处 钻 井 液 的 驱 替 能 力 。 现 场 应 用 和 结 果 对 比 表 明 ，该 方 法 有 效 提 高 了 鄂 尔 多 斯 盆 地 定 北 地 区 的 固 井 质 量 。 该 方 法 可 适 用 于 其 他 地 区 、不 同 井 眼 状 况 、不 同 前 置 液 与 钻 井 液 性 能 下 的 前 置 液 设 计 ，为 保 证 固 井 质 量 提 供 了 一 定 的 参 考 。 关 键 词 前 置 液 ' 冲 洗 效 率 ；顶 替 效 率 ；六 速 旋 转 黏 度 计 法 ；数 值 模 拟
固井前钻井液性能调整及前置液紊流低返速顶替固井技术_李早元
14 :45 51. 0 1. 61 24 9. 0 0. 65 0. 37 2. 0/ 4. 0
15 :20 51. 0 1. 61 22 4. 0 0. 79 0. 11 1. 5/ 2. 5
表 2 某油田 2 # 井现场钻井液地面调整性能
测量项目
PV Y P mPa·s Pa
K
Gel
n Pa·sn Pa/ Pa
表 7 是某油田试验井采用固井前钻井液地面流 变性调整及低返速顶替施工作业后的固井作业声幅 结果 。
建议固井前钻井液性能调整措施为 :单罐预先 配制抗钙稀释胶液 ,通井循环时 ,以小排量向泥浆罐 中连续加入 ,经泥浆罐混合均匀后泵入环空 。
循环钻井液时建议遵循以下作业原则 。 ①以低 泵排量和低泵压开始循环 。如果克服静切力所需的
3 该项目为中国石油天然气集团公司项目“强化井壁稳定机理研究”子课题 (970406208201)
每周循环都应监控钻井液性能变化 ,当钻井液 稳定地达到预期性能时 ,可停止加入抗钙稀释胶液 。 表 1 、表 2 和表 3 是某油田 1 # 井和 2 # 井固井前钻井 液性能调整及固井质量结果 。
表 1 某油田 1 # 井洗井循环试验钻井液流变性能
时间 T出口 ρ出口
PV
YP
℃ g/ cm3 mPa·s Pa
前置液紊流低返速顶替固井技术
从顶替机理可以知道 ,顶替流态以紊流最好 ,塞 流次之 ,层流较差 。但水泥浆较粘稠 ,达到紊流需很 高的排量和泵压 ,有时受设备功率和井身结构的限 制 ,往往不能采用紊流 。而塞流顶替 ,固井施工时间 很长 ,有时受水泥浆稠化时间的限制而无法实施 。 层流的流速剖面呈尖峰型 ,造成水泥浆中央突进 ,而 在井壁处滞留“死钻井液”,特别在井径大处更为严 重 ,不利于钻井液顶替 。因此 ,建议在现场作业中采 用前置液紊流低返速顶替技术 ,即前置液紊流冲洗 、 水泥浆低返速顶替技术 ,以保证流动剖面层层推进 , 有效提高顶替效率[4 ,5 ] 。
固井设计规范
六、水泥浆返高常规设计
套管层次 隔水导管 首浆返高 尾桨返高 泥面
泥线
表层套管 ≤泥线悬挂器 至上层套管鞋以上100～150m 技术/油层套管（单级） 据实际井眼条件调整
100～200m
100～200m 300m～500m 油气层顶部以上150m
第二级至上层套管鞋以上100～150m 第一级≥300m 技术/油层套管（分级） 油气层顶部以上150m 油气层顶部以上150m
前置液返高 (m) 2:1
接触时间 (min)
7 ～ 10 7 ～ 10
3:1或4:1
水泥塞
冲洗液和紊流隔离液
注：考虑防漏窜，地层孔隙压力＜前置液液柱压力＜地层破裂压力 ；
20
接触时间
接触时间定义：是指顶替过程中流体（清洗液、隔离
液和水泥浆）流过环形空间某一点所经历的时间。
只用冲洗液或紊流隔离液时，要求用量满足 10min 接触时间，其用量可计算如下：
6
4.2 平衡注水泥基本要素 1. 准确掌握各种地层压力范围值. 2. 设计满足压力控制要求的水泥浆. 3. 准确测定各种入井流体流变性并具有可 调能力. 4. 优化组配环空浆柱结构的密度和流变性. 5. 确保施工水泥浆密度达到设计要求.
7
三、套管扶正器安放间距设计
安放位置应选较致密和井眼较规则井段。 应根据主要封固井段的地层岩性、井眼条件、钻井 液性能以及钻井实际情况，确定套管扶正器的安放 间距和使用数量。 推荐以下位置“2根套管装1只”
28
6、固井前循环钻井液时间
正常情况下，下完套管注水泥浆前应充分、大排量 循环钻井液，循环总量不低于1.5～2倍实际井眼容 积量。最大循环排量应接近于设计替浆时最大排量 现场可根据实际循环返出及井下情况适当延长循环 时间；重点确认：震动筛无沉砂返出、循环泵压稳 定、钻井液性能稳定、井下无漏、涌等情况、气全 量<3%。
固井前钻井液地面调整及前置液紊流低返速顶替固井技术
¼注意检查回流, 并观察是否有大块的滤饼或钻屑 返出; ½ 循环 3周以上。每周循环都应监控钻井液 性能变化, 当钻井液性能稳定地达到预期性能时, 可 停止加入抗钙稀释胶液。表 1、表 2和表 3是大港油 田马 G1) 2井和枣 76) 22 井固井前钻井液性能调 整及固井质量结果。
从表 1和表 2中钻井液流变性能来看, 钻井液流
电测遇 阻情况
无 无 无 无
作业 结果
优良 优良 合格 合格
变性具有较大的调节范围, 加入抗钙稀释胶液充分 调整钻井液流变性, 其密度变化幅度不大, 在粘切降 低的同时并没有引起井下复杂。以下为大港油田 4 口实验井钻井液地面调整及固井作业结果情况。
此外, 固井前钻井液流变性的调整, 可从振动筛 上明显看出除砂效果, 钻井液循环过程中, 最初可见 到振动筛上有 大块的滤饼和砂子, 在大排量循环 3 周以上时, 振动筛上基本没有砂子和大块滤饼。
界面胶结质量, 充分体现了固井工程 / 一体化 0系统设计思想; 固井前 调整、优化钻井液 流变性 能, 可 降低钻 井液屈 服值、塑性粘度、初终切力和流动摩阻压力 , 防止固井顶 替过程 中泵压 过高压 漏薄弱地 层, 并能有效 除去大 块钻屑 及附着在井壁的虚滤饼 , 预防固井后声幅测井电测遇阻 下小钻 杆通井 等复杂 工况, 有利于 改善滤饼 质量并 提高第 二界面胶结质量; 在水泥浆返速无法达到紊流流态性 能下采 用前置 液紊流冲 洗及水 泥浆低 返速顶 替技术, 并结 合 流速剖面梯级匹配顶替技术, 能够有效提高顶替效率, 适合窄安全压力窗口防漏注水泥的施工要求, 提高固井质量。
以马 G1) 2井流体流变参数为例, 可计算出流
体达到塞流和紊流的临界流速以及雷诺数。如表 5
所示。动 塑 比 满 足 关 系 式: ( S0 / GS )钻井液 < ( S0 / GS ) 稀水泥 < ( S0 /GS ) 水泥浆 。其流体流速剖面形成层层 推进之势, 可有效提高顶替效率。
自修复固井前置液自修复机理
３ 结 果 与 讨论
３ ． １ ＸＲ Ｄ 实 验测试 结果 与分析
ｌ — Ｃ、１ 一 Ｄ与 １ ． Ｅ样 品表 面及 内部 的 Ｘ Ｒ Ｄ 图谱 如
图 １ 所示 。
１ 一ｃ Ｓ（ 硅酸 三钙 ）
２ 一ｃ Ｓ（ 硅酸 二钙 ）
４ 一ｃ Ｈ（ 氢 氧化 钙 ）
５ 一Ａ Ｆ ｔ（ 钙矾 石）
见表 １ 。从 表 １可 以看 出 ，２种 固井 自修 复 前 置 液养 护 的样 品 ，微 裂缝 修 复效果 均 比清水 养 护样 品好 。
表 １ 自修 复 液 自修 复效 果
３ ． ２ Ｔ Ｇ实验结 果与分析
１ － Ｃ、１ 一 Ｄ与 ｌ — Ｅ样 品 表 面 及 内 部 硬 化 浆 体 的
６ ２
钻
井 液
与 完 井 液
２ ０ ｌ ５年 ９月
２ ０ ％ 的 ＧＳ Ｎ 自修复 剂 ； 浸 泡 液 Ｄ，清水 ； 浸泡 液 Ｅ，
１ ０ ％ 的 ＮＭＦ Ｓ Ｊ自修 复剂 。 为 考 察样 品在不 同 的养 护条 件 下 的 自修 复效 果 ，
对图 １ 分析 可 以看 出 ，３组 样 品 的矿 物组 成基 本
１ ０ ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ７ Ｏ １ Ｏ ２ Ｏ ３ Ｏ ４ Ｏ ５ ０ ６ ０ ７ Ｏ
２ ０ ／ （ 。 ）
２ ０ ／ （。 ）
被碳 化 比例 应该 大致 相 同。之 所 以出现 较大 差 异 ，是 因为 样 品 Ｃ和样 品 Ｅ均是 在 自修 复前 置液 中浸泡 ， 自
由表 ２可 知 ， １ 一 Ｅ样 品表 面 Ｃ ａ Ｃ Ｏ 含 量最 多 ，其 次是 １ 一 Ｃ样 品 ，１ ． Ｄ样 品最 少 。 由于样 品 ｌ — Ｄ 在清 水 中浸 泡 ，而 且样 品 的材料 配 比 中并 不含 有 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ，ｆ ｝ １ 此 可推 测 ，样 品 １ ． Ｄ表面 Ｃ ａ Ｃ Ｏ 应该 为 样 品 在 养 护
固井知识
1、前置液的基本特性: 为提高水泥浆顶替钻井液效率,改善水泥环质量,在钻井液与水泥浆之间注入一段”液体”,这种特殊的”液体”称为水泥浆的前置液.按其性质可以分为冲洗液及隔离液.它在驱替钻井液过程中起到隔离、缓冲、冲洗和稀释钻井液的作用，从而提高水泥浆的顶替效率。
2、固井质量的评价标准固井声幅相对值。
小于15%为CBI.评价胶结质量优等;声幅相对值15%~30%为CBI.评价胶结质量中等;声幅相对值超过30%为CBI.评价胶结质量差。
3、不同作业对水泥浆降失水量的要求：套管注水泥：100－200ml (API失水量) 尾管注水泥：50－150ml挤水泥：50-150ml 打水泥塞：150 ml 控制气窜：30-50 ml4、固井水泥返高要求：油气层固井、设计水泥返高应超过油气层顶界200m，固井质量达到下列指标，超过油气层顶界连续15m优质封固段或连续30m中等封固段或25m中优交错封固段。
5、水泥塞长度为了保证套管鞋封固质量，油层套管采用双塞固井时，阻流环距套管鞋长度不少于10m，技术套管（或先期完成井）一般为20m，套管鞋位置尽量靠近井底。
6、人工井底油气层底界距人工井底（管内水泥面）不得少于15m。
7、固井目的a) 封隔地下不同油、气、水层，防止串槽；b) 为井的投产建立生产通道；c) 封闭暂不开采的油、气层；d) 为安装井口防喷装置创造条件；e) 提供油、气井压力控制的基本条件；f) 封闭复杂地层，保护井壁，防止坍塌、井漏等。
8、磁性定位套管磁性定位套管与普通套管的区别仅仅是长度较短而已.它被安放在油层套管串中距离油层顶部20~50米的地方.在磁性测井曲线中，套管接箍处会出现峰值，因此该短套管易于与其它套管区别开来.9、套管回压凡尔其作用是在注完水泥后防止水泥浆倒流回套管内，也有在下管时减小轴向拉力的作用。
10、井眼的准备为了套管能顺利下到井底，提高注水泥质量，下套管前应下钻通井。
对起下钻遇阻，井斜变化大，井径缩小及生产层井段进行划眼。
固井前置液设计讲解
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40～180mPa.s， 动切力大于钻井液10Pa左右。
5
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
2、冲洗液的性能
① 一般密度较低（如1.0~1.03g/cm3），并接近牛顿流体； ② 对井壁疏松泥饼具有渗透能力，使泥饼易于冲洗剥落； ③ 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； ④ 稀释型冲洗液，应能稀释和分散钻井液，使钻井液在较低
水基粘性隔离液 油基粘性隔离液
4
三、冲洗液
1、冲洗液的作用
① 稀释和分散钻井液，防止絮 凝和胶凝；
② 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；
③ 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；
④ 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。
模拟井况
TVD:
BHP:
试验规范 Test Specification:
V
设计
3469
BHST: 132
8000
BHCT: 95
API Spec 10, Edition: 5TH
复查 °C; °C;
材料名称 Code F/W
PC-S21S PC-X62L PC-W21L BARITE 隔离液
复合固井前置液体系及其冲洗方法与制作流程
本技术提供了一种复合固井前置液体系及其冲洗方法，包括交替泵入的酸性冲洗液、化学冲洗液和隔离液。
酸性冲洗液中的酸可与井壁钻井液泥饼中碳酸钙反应生成钙离子及二氧化碳气体，分解泥饼中碳酸钙颗粒从而使泥饼松散易于冲洗剥离，同时反应生成的钙离子可促进水泥浆水化反应，从而进一步提高二界面胶结质量。
酸性冲洗液中表面活性剂有利于提高对界面的清洗和冲刷作用，改善界面的润湿性能，增加对井壁泥饼的渗透作用，使井壁虚泥饼易于冲洗剥落。
化学冲洗液用于清除井壁油膜，隔离钻井液和酸性冲洗液避免酸性冲洗液对钻井液造成污染。
隔离液有效隔离水泥浆和酸性冲洗液。
同时隔离液可承载泥饼中剥离的碳酸钙和黏土颗粒，保障固井施工安全。
技术要求1.一种复合固井前置液体系，其特征在于：包括交替泵入的酸性冲洗液、化学冲洗液和隔离液。
2.根据权利要求1所述的一种复合固井前置液体系，其特征在于，所述酸性冲洗液由以下重量百分比的组分组成：表面活性剂4-10%，盐酸8-30%，无机盐5-10%，余量为水，其中，盐酸的质量浓度为10-36%。
3.根据权利要求1所述的一种复合固井前置液体系，其特征在于，所述化学冲洗液由以下重量百分比的组分组成：阴离子表面活性剂3-10%，无机盐5-10%，泥浆稀释材料3-7%，余量为水。
4.根据权利要求1所述的一种复合固井前置液体系，其特征在于，所述隔离液由以下重量份数的组分组成：水52-69份，稳定材料 1-3份，石灰石粉30-45份。
5.根据权利要求2所述的一种复合固井前置液体系，其特征在于：所述表面活性剂为C8~10烷基酚聚氧乙烯醚、仲烷基硫酸钠中一种或两种。
6.根据权利要求2或3所述的一种复合固井前置液体系，其特征在于：所述无机盐为FeSO4、醋酸钠、KCl中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的一种复合固井前置液体系，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
8.根据权利要求3所述的一种复合固井前置液体系，其特征在于：所述泥浆稀释材料为磺化沥青、磺化栲胶、聚萘甲醛磺酸钠盐中的一种或几种。
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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。
80
＞300
8
50 : 50 0.7548 0.4337 7.422 0.0795 93
＞300
0 : 100 0.8104 0.2252 8.687 0.052 167
21
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.同时使用冲洗液和隔离液
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。
16
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：
混浆比， v%
水泥浆： 隔离液
100 : 0
流变性能
API失水
稠化时间
抗压强 度
n
k
YP PV YP/PV
0.8490 0.2282 4.101 0.081 51
47
312
18
95 : 5 0.8893 0.4029 6.672 0.189 35
40
439
14
75 : 25 0.8214 0.4509 8.196 0.132 62
二者总用量一般不超过300m环空高度。 3.粘性隔离液
主要应控制允许的环空高度，如一般为150~200m环空高度。 对段尾管固井，也考虑等量裸眼环空容积。 4. 特殊井况： 最小用量≥1.6m3，最小环空高度≥ 100m。
22
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问 题？
23
9
1、隔离液的作用
① 能有效驱替钻井液，适应塞流、低速层流或紊流驱替钻井 液；
② 易于控制不稳定地层的跨塌（与冲洗液比较）； ③ 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； ④ 对紊流隔离液，依靠其中的固相颗粒冲蚀井壁泥饼； ⑤ 对粘性隔离液，依靠其粘性产生平面推进驱替钻井液
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④ 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。
⑤ 温度对隔离液粘度的影响要小，温度升高 后仍能保持稳定；
⑥ 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；
⑦ 对套管无腐蚀作用。
13
⑧ 对于高压固井，前置液应有足够的密度； ⑨ 对于深井固井，前置液应具有热稳定性； ⑩ 前置液对油气层应不发生或少发生损害，或者损
流速下达到紊流顶替，其临界流速应控制在0.5m/s以下；
6
⑤ 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；
⑥ 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；
⑦ 对套管不产生腐蚀作用。
7
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。
固井前置液
中海油服油田化学事业部 2008年8月
1
第三讲内容
一、前置液简介
2
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。
18
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。
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试验目的
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。
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模拟井况
TVD:
BHP:
试验规范 Test Specification:
V
设计
3469
BHST: 132
8000
BHCT: 95
API Spec 10, Edition: 5TH
复查 °C; °C;
材料名称 Code F/W
PC-S21S PC-X62L PC-W21L BARITE 隔离液
隔离液配方 SPACER COMPOSITION
配制方法： 1)先用F/W水化PC-S21S两小时; 2)边搅加PC-X62L,测粘度为35秒； 3)边搅边加重晶石(BARITE)，循环搅拌30分钟后，测粘度为85秒； 4)保持循环搅拌，固井前加PC-W21L，测粘度78秒；
20
隔离液试验报告 隔离液配制方法
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
8
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40～180mPa.s， 动切力大于钻井液10Pa左右。
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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
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2、隔离液的性能要求
（1）隔离液性能要求 ① 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；
② 与钻井液和水泥浆有良好的相容性；
③ 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；
a) 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）；
b) 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。
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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
2、冲洗液的性能
① 一般密度较低（如1.0~1.03g/cm3），并接近牛顿流体； ② 对井壁疏松泥饼具有渗透能力，使泥饼易于冲洗剥落； ③ 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； ④ 稀释型冲洗液，应能稀释和分散钻井液，使钻井液在较低
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。
14
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
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。
3
二、前置液的分类
冲洗液
冲洗型 稀释型
水基冲洗液 油基冲洗液 水基冲洗液 油基冲洗液
前置液 前置液
前置液
隔离液
紊流液 粘性液
水基紊流隔离液 油基紊流隔离液
4.23
10.44
3.809
60.993
149.670 1.300
115.131
42.00 15 流变性: 热浆：60/600；42/300；36/200；26/100；10/6；8/3 冷浆: 97/600; 70/300; 58/200; 39/100; 11/6; 8/3.
水基粘性隔离液 油基粘性隔离液
4
三、冲洗液
1、冲洗液的作用
① 稀释和分散钻井液，防止絮 凝和胶凝；
② 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；
③ 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；
④ 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。
重量
密度
体积 加量(BWOV) 加量(BWOW)
Weight(g) Density Volume(ml) gal/bbl
kg/bbl
100
1
100
36.480 138.087
4.5
1.2
3.750
1.368
6.214
0.5
1
0.5
0.182
0.690
0.5
1.14