油基鉆井液鉆井的固井技術難點與對策分析

王婷

【摘 ?要】油基鉆井液具有優良的抑制性及抗溫性等優點，近年來在復雜深井和頁巖氣井中得到了大量應用?由于油基鉆井液與固井水泥漿間存在相容性問題，因此為固井工程帶來諸多難題?為促進油基鉆井液的應用，提高固井質量，在總結國內外研究現狀基礎上，分析指出油基鉆井液鉆井的固井難點并針對上述難點，提出應加強高效前置液體系?前置液性能評價方法等形成適用于油基鉆井液鉆井的配套固井技術?

【關鍵詞】油基鉆井液;固井技術;前置液;技術對策

由于油基鉆井液是親油性工作液體系，而固井水泥漿是親水性工作液體系，二者間不具有相容性，這為固井工程帶來諸多難題?塔里木油田的現場實驗表明油基鉆井液對固井的影響主要是：增加水泥漿稠度并降低水泥漿流動度，影響頂替效率;縮短水泥漿稠化時間，影響作業安全;大幅降低水泥石抗壓強度，當油基鉆井液與水泥漿摻混比例較大時，水泥石呈蜂窩狀，抗壓強度極低?因此，必須對油基鉆井液鉆井的固井技術進行難點分析，提出相應對策，形成配套固井技術，促進油基鉆井液的應用并保證固井質量?

1油基鉆井液現場優點

1.1油基鉆井液性能穩定，井眼清潔

油基鉆井液流型穩定，動切力較高，施工期間無增稠現象，HTHP失水低，泥餅薄質量好，乳化穩定性好，解決了水基施工流型難以控制的難題?巖屑能夠及時返出井口，井眼清潔，起下鉆更順暢，劃眼?阻卡現象明顯減少?

1.2油基鉆井液抑制性強，井壁穩定性好

在二開?四開中的難點地層，表現出了良好的抑制性，C-300cont井地層的油基巖屑清水浸泡5min之后呈高度水化分散狀態?實際油基巖屑規則，有清晰的切削面，巖屑粒徑最大能達到3cm×1cm×0.3cm?

2油基鉆井液鉆井的固井難點

2.1井壁和套管清洗困難，濾餅難以清除

使用油基鉆井液會造成井壁和套管清洗困難，濾餅難以清除，從而降低水泥環的膠結質量?原因在于：①油基鉆井液黏度高，附著力強;②油包水鉆井液在靜置或低剪切速率小，會形成高彈性類膠凝結構;③在油基鉆井液體系特別是油包水乳化鉆井液中，乳化劑和潤濕劑的使用往往使井壁巖石表面變為親油，水泥環難以與第二界面形成良好膠結;④國內外對水基鉆井液濾餅的形成?破壞?整體固化機理進行了廣泛研究，但對油基鉆井液濾餅的形成機理?置換機理研究很少，認識不足，因此難以形成有效的針對性措施?

2.2缺乏針對油基鉆井液的固井評價

在固井中，沖洗液和隔離液的主要作用是界面沖洗和界面改性?評價界面改性主要是根據潤濕角判斷，而潤濕角判斷難以準確模擬井下情況;評價界面沖洗主要是采用六速旋轉黏度計法?搖瓶法?濾餅稱重法和小型模擬裝置等方法，還未形成業界公認方法?油基鉆井液與水泥漿摻混對水泥石強度影響較大，固井前應對水泥漿/鉆井液混合流體進行抗壓強度試驗?目前，水泥漿/鉆井液和水泥漿/鉆井液/隔離液混合流體的推薦混合比例等還未形成共識?

2.3鉆井液與水泥漿接觸污染嚴重

鉆井液與水泥漿接觸污染嚴重的原因在于：①固井前置液中往往會加入多種表面活性劑，這些表面活性劑與油基鉆井液混合后會破壞鉆井液乳液的穩定性;②水泥漿為堿性液體，與油基鉆井液混合后會破壞鉆井液穩定性;③油基鉆井液的分散相多為CaCl2溶液，CaCl2對水泥漿有促凝作用?由于上述原因，水泥漿與油基鉆井液摻混后常發生絮凝呈“豆腐腦”狀，凝固后水泥石呈蜂窩狀，抗壓強度極低，這不僅降低固井質量，還可能影響固井安全?

2.4水泥漿設計問題

①水泥漿析出的自由水在井眼高邊積聚易形成通道，造成竄槽?②由于重力作用，水泥漿凝固時易發生沉降，造成水平段井眼上側的水泥石強度低，滲透率高?③目的層為低孔低滲的頁巖儲層，固井施工結束后需要采取大型體積壓裂增產措施，對固井一?二界面膠結質量提出了較高的要求，在滿足生產井段水泥漿膠結質量良好的前提下，要求水泥石具有高強的彈韌性和耐久性?

3油基鉆井液鉆井的固井技術對策

3.1使用高效前置液

國內外現場應用情況表明，使用針對油基鉆井液的優質前置液體系對解決流體接觸污染和提高界面膠結質量有一定效果?在油基鉆井液和水泥漿間泵入一段高效沖洗液和隔離液，可有效驅替井筒內的油基鉆井液，清洗附著在井壁和套管壁上的油基鉆井液及濾餅，并將經油基鉆井液長期作用后形成的親油性的井壁和套管壁表面潤濕反轉形成親水性表面，從而能使套管和水泥環?水泥環與井壁之間形成良好的膠結?

貝克休斯公司研究了一種利用納米或微米乳液清洗井筒中油基或合成基鉆井液的隔離液體系?該隔離液體系由兩段隔離液組成：第一段隔離液為加重隔離液，由加重劑?表面活性劑?水或鹽水?非極性相?增黏劑組成?第二段隔離液由表面活性劑?水或鹽水?極性相組成?當這兩段隔離液與井內殘留的油基或合成基鉆井液接觸時，能將大部分的油基或合成基鉆井液包裹在隔離液中帶出，并能將界面由油濕狀態轉變為水濕狀態?斯倫貝謝公司研究了一種針對油基鉆井液用化學沖洗液的表面活性劑組成?該專利選用碳分子數為6～10的線性或支鏈型烷基多糖苷作為主表面活性劑，選用異丙基豆蔻酸或菜子油甲基酯作為助溶劑或助表面活性劑，助表面活性劑的加入比例為1∶3到3∶1?該表面活性劑體系的加量為用水量的1%～10%?大慶石油管理局鉆井研究院徐明?楊智光等人申請的專利“油基泥漿沖洗液及其制備方法”選用一定量的氫氧化鈉和乙二胺四乙酸在清水中均勻攪拌，使之充分溶解再加入油酸攪拌20～30min，然后再加十二烷基硫酸鈉和烷基脂肪醇聚氧乙烯醚攪拌，最后再加入有機硅消泡劑?該沖洗液與鉆井液的相容性好，可以降低鉆井液的黏度和切力，提高對鉆井液的頂替效率?中海石油技術服務公司李銀素?張菊芬等人申請的專利“油基泥漿固井液沖洗液”中，主劑選用一種基礎油和兩種不同分子量的表面活劑，同時還可包括一種烷基酚的聚氧乙烯醚作為水潤濕劑?該沖洗液對油基鉆井液和濾餅有較好的沖洗能力?同時對油基鉆井液有顯著稀釋降黏作用?

3.2建立針對油基鉆井液的固井評價方法

目前國內外用于評價沖洗液對油基鉆井液作用效果的方法，主要有以下幾類評價方法：一是界面沖洗效率評價，常用的方法包括六速旋轉黏度計法?搖瓶法?濾餅稱重法和小型模擬裝置;二是膠結強度評價，界面膠結強度多測定的是剪切膠結強度，并且模擬水泥環和套管壁的膠結情況，采用壓出法原理進行測定;四是相容性評價，根據API標準規定，測試流變性相容實驗?API稠化時間和抗壓強度相容性實驗?

3.3加強油基鉆井液驅替與置換機理研究

①乳化增溶作用?表面活性劑的親油基團吸附于油基鉆井液的油相上，而親水基伸向水相，降低了界面張力，并能防止分散在前置液中的油基鉆井液再次聚集而損害套管壁和井壁?②滲透作用?表面活性劑具有較強的表面活性，對界面上的油膜產生很強的滲透力，在紊流接觸時間內沖刷油基鉆井液濾餅表面并不斷向內滲透，使濾餅變得疏松和易于剝離并被攜帶出?③潤濕反轉作用?表面活性劑與油基鉆井液的主乳化劑分子的非極性基團結合能產生破乳作用?同時表面活性劑與井壁和套管壁上的油膜結合后，親水基團就能使其從油潤濕變為水潤濕?

4結論

綜上所述，由于油基鉆井液與固井水泥漿之間相容性差，為固井工程帶來了諸多難題，包括井壁和套管清洗困難?濾餅難以清除等問題，國內應以加強提高鉆井液頂替效率為前提，在理論研究?選取材料的基礎上，不斷完備評價方法，研究形成適合國內油基鉆井液固井的高效前置液體系?

參考文獻：

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學[M]，北京：石油大學出版社，2001.