抗高溫高效隔離液研究及現場應用

聶強勇，梁 益，仇紅龍，杜仕勇，孔燕燕，蔣羿黎

(川慶鉆探工程有限公司鉆井液技術服務公司，四川 成都 610056)

0 引言

在鉆井施工固井作業中，為了解決鉆井液與水泥漿相容性不好的問題，通常采用隔離液將2種不同的介質隔離開來，避免2種介質互相污染，并提高頂替效率及固井質量。在試油施工中，面臨完井液與清水、不同體系完井液之間的頂替，同樣須使用隔離液以提高頂替效率。隨著勘探開發井深越來越深、井溫越來越高，研發一種抗高溫高效隔離液意義重大。針對油基鉆井液，普通的隔離液己經無法起到驅替作用，因此需要開發性能更加優異的隔離液體系。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料與設備

抗高溫高效隔離液、去離子水自制，其他新三保無固相完井液等均采購或自制。實驗過程中涉及水浴鍋、量筒、電子天平、FA無滲透鉆井液濾失儀、玻璃棒、砂床等儀器和設備。

1.2 實驗方法

1.2.1 物化性質評價

1)黏度評價。量取350 mL抗高溫高效隔離液，測試不同溫度下的表觀黏度。隨著溫度的升高，該抗高溫高效隔離液的黏度緩慢降低。

2)配伍性評價。實驗方法1：量取200 mL抗高溫高效隔離液與200 mL 0#柴油，置于500 mL燒杯中，混合攪拌均勻。靜置，觀察外觀是否有分層。

實驗方法2：抗高溫高效隔離液與1.4 g/cm3甲酸鉀溶液、1.89 g/cm3油基泥漿分別以7:3、5:5、3:7的比例混合，攪拌均勻后，分別測試混合液的流動度、表觀黏度AV，并觀察其靜置4 d后的混合液外觀。

1.2.2 相容性實驗

1)多相隔離液與無固相完井液按7:3、3:7、5:5混合，160℃恒溫滾動16 h，持續觀察記錄。

2)多相隔離液與改性聚磺完井液按7:3、3:7、5:5混合，160℃恒溫滾動16 h，持續觀察記錄。

3)多相隔離液與油基完井液按3:7、5:5混合，160℃恒溫滾動16 h，持續觀察記錄。

1.2.3 隔離效果實驗

1)隔離液和水、油分別按照1:1的比例進行混合，然后觀察混合情況并記錄。

2)多相隔離液與無固相完井液、改性聚磺完井液分別按照1:1的比例進行混合，然后觀察混合情況并記錄。

1.2.4 砂床實驗

1)多相隔離液與水基基漿的隔離效果實驗。將潔凈干燥的80～100目石英砂倒入FA無滲透鉆井液濾失儀的桶狀可透視鉆井液杯中至 350 cm3刻線處，在加入過程中用力搖動、敦實、填平，記為砂床基準界面。然后將300 mL抗高溫高效隔離液樣品用玻璃棒引流，沿著鉆井液杯內壁從不同方向緩慢、均勻地倒入，注意不要沖壞砂床，并盡量保證在加壓前待測樣品侵入砂床深度一致。上緊杯蓋，固定鉆井液杯，接通氣源將壓力調整到 0.69 MPa，打開放氣閥，測定30 min時的砂床漏失量，觀察凝膠侵入砂床的情況，記錄侵入深度。

卸壓，打開杯蓋，將200 mL 4%土漿用玻璃棒引流，沿著鉆井液杯內壁從不同方向緩慢、均勻地倒入。上緊杯蓋，固定鉆井液杯，接通氣源將壓力調整到 0.69 MPa，打開放氣閥，測定30 min、2 h時的砂床漏失量，觀察土漿侵入凝膠、凝膠侵入砂床的情況，記錄侵入深度。

2)多相隔離液與油基乳液的隔離效果實驗。將潔凈干燥的80～100目石英砂倒入FA無滲透鉆井液濾失儀的桶狀可透視鉆井液杯中至 350 cm3刻線處，在加入過程中用力搖動、敦實、填平，記為砂床基準界面。然后將300 mL該抗高溫高效隔離液樣品用玻璃棒引流，沿著鉆井液杯內壁從不同方向緩慢、均勻地倒入，注意不要沖壞砂床，并盡量保證在加壓前待測樣品侵入砂床深度一致。上緊杯蓋，固定鉆井液杯，接通氣源將壓力調整到 0.69 MPa，打開放氣閥，測定30 min時的砂床漏失量，觀察凝膠侵入砂床的情況，記錄侵入深度。

卸壓，打開杯蓋，將200 mL柴油基乳液(8:2油水比，密度0.9 g/cm3)用玻璃棒引流，沿著鉆井液杯內壁從不同方向緩慢、均勻地倒入。上緊杯蓋，固定鉆井液杯，接通氣源將壓力調整到 0.69 MPa，打開放氣閥，測定30 min、2 h時的砂床漏失量，觀察柴油基乳液侵入凝膠、凝膠侵入砂床的情況，記錄侵入深度。

1.3 現場應用效果評價

大探1井鉆塞至970 m處發生井漏，疑似漏層含有流動水層，導致多次水泥堵漏無效。2021年12月31日，現場進行了BK-720+水泥堵漏現場試驗。

2 結果與討論

2.1 抗高溫高效隔離液物化性質分析

從表1數據可以看出：①抗高溫高效隔離液與油混合后，分層現象明顯，說明兩者不互溶。②抗高溫高效隔離液與甲酸鉀混合后，隨著甲酸鉀加量增大，混合液黏度降低。③抗高溫高效隔離液與油基泥漿混合后，鉆井液依然具有很好的流動性，說明在油基泥漿中混入凝膠后，不會引起鉆井液嚴重增稠。

表1 抗高溫高效隔離液配伍性評價表

2.2 多相隔離液與水基、油基完井液的相容性分析

多相隔離液與新三保無固相完井液混合，隨著隔離液的加入，粘切呈現降低的趨勢，隔離液比例提高，粘切上漲，但無結晶、無沉淀，相容性好(見表2)。

多相隔離液與油基完井液混合，隨著隔離液的加入，粘切呈現增加的趨勢，但無沉淀，粘切上升是因為隔離液的高粘切所致，而非二種體系不相容。多相隔離液與油基鉆井液相容性好(見表3)。

表2 多相隔離液與水基完井液的相容性評價表

表3 多相隔離液與水基、油基完井液的相容性評價表

2.3 多相隔離液與清水、油、水基完井液、油基完井液的隔離效果分析

通過表4能夠看出，隔離液:水=1:1體系中，初始實驗時，攪動后互溶情況并不明顯，分層迅速，上層樣層，下層水層；8 h后分層情況較明顯，下層水層較渾濁，初始分層位置未變，24 h后分層不明顯，下層變渾濁，初始分層位置未變。隔離液：油=1:1體系中，初始分層時，攪動后互溶情況并不明顯，分層迅速，上層樣層，下層油層；8 h后分層情況明顯，下層水層，上層油層，初始分層位置未變；24 h后分層情況明顯，下層水層，上層油層，初始分層位置未變。

對于隔離液:無固相=1:1體系初始分層時， 攪動后互溶情況并不明顯，分層迅速，上層樣層，下層水層；8 h后分層情況較明顯，下層水層較渾濁，初始分層位置未變；24 h后分層不明顯，下層變渾濁，初始分層位置未變。對于隔離液:改性聚磺完井液=1:1體系，初始分層時攪動后互溶情況并不明顯，分層迅速，上層樣層，下層聚磺完井液；8 h后分層情況較明顯，初始分層位置未變；24 h后分層明顯，初始分層位置未變。

2.4 多相隔離液與油基基漿及水基基漿隔離效果分析

該抗高溫高效隔離液對土漿具有一定的隔離作用，實驗30 min、2 h時都表現出了良好的隔離效果。說明該抗高溫高效隔離液可以有效隔離土漿，起到隔離作用(見表5)。

隨著實驗靜置時間由30 min持續到2 h，該抗高溫高效隔離液與油基乳液之間的隔離界面依舊清晰，表現出了良好的隔離效果。說明該抗高溫高效隔離液可以有效隔離油基鉆井液，起到隔離作用(見表6)。

表4 多相隔離液與水、油混合情況表

表5 多相隔離液與水基基漿的隔離效果評價表

表6 多相隔離液與油基乳液的隔離效果評價

2.5 現場應用效果評價

堵漿配方：清水+50%乙烯基聚合物抗高溫高效隔離液

入井堵漏簡況：2021年12月31日13:40水泥車注凝膠堵漏漿30.0 m3(地面配置凝膠堵漏漿43.0 m3，配方：清水+50%乙烯基聚合物抗高溫高效隔離液)，13:43水泥車擠注配漿水2.0 m3，漏失凝膠堵漏漿2.0 m3；14:30水泥車擠注嘉華G級加纖維水泥漿50.0 m3(100 000 kg)，套壓0.1～2.4 MPa，漏失凝膠堵漏漿15.0 m3，漏失水泥漿35.0 m3；14:35車注清水0.5 m3，漏失水泥漿0.5 m3；15:05泵注抗污染鉆井液7.8 m3，套壓0↑2.5 MPa，漏失水泥漿7.8 m3；16:05泄壓開井，起鉆至井深315.61 m，漏失水泥漿1.3m3；關井正擠，累計擠入鉆井液3.6 m3，套壓2.1～2.5 MPa，漏失水泥漿3.6 m3。

堵漏效果：候凝后，2022年1月4日下鉆鉆塞至井深1 006.76 m，承壓能力試驗，套壓0.0↑1.2 MPa，穩壓5 min未降，堵漏成功。

3 結論

1)多相隔離液與水基完井液(包括無固相完井液和改性聚磺完井液)、油基完井液相容性良好，不會影響鉆井液嚴重沉降或沉淀，不會引起鉆井液嚴重增稠至失去流動性。

2)多相隔離液疏水性效果較好，疏油性效果較理想。多相隔離液與水基完井液混合，分層迅速，不會互溶，隔離效果良好。多相隔離液與油基鉆井液混合，分層迅速，不會互溶，隔離效果良好。多相隔離液與油基鉆井液混合后160℃靜恒4 h，未互溶，高溫隔離效果好，可滿足日常施工需求。

3)抗高溫高效隔離液可以有效隔離土漿，起到隔離作用。抗高溫高效隔離液可以有效隔離油基鉆井液，起到隔離作用。

4)現場應用效果表明，該堵漏材料可以配合水泥漿進行復配使用；該堵漏材料適用于裂縫、溶洞性漏失及各類漏層含氣、水的漏失，用作堵漏漿前置隔離承托液。