钻井液性能与固井安全及顶替效率关系研究ppt课件

1、汇汇 报报 提提 纲纲 引言引言1 1钻井液性能调整的必要性钻井液性能调整的必要性2 2钻井液性能优化钻井液性能优化3 3 认认 识识 与与 结结 论论5 5钻井液和水泥浆不相容性初探钻井液和水泥浆不相容性初探4 41.引言引言影响顶替效率的因素影响顶替效率的因素钻井液性能不良，形成的泥饼厚而疏松，不利于套管下入，并且影响二界面胶结质量调整钻井液的必要性无论水基或是油基钻井液与水泥浆都是不相容的，二者直接接触会产生严重的化学干涉现象，影响施工安全和固井质量2.钻井液性能调整的必要性钻井液性能调整的必要性调调整整钻钻井井液液的的目目的的1、降低钻井液屈服值、塑性粘度、初终切，降低流动摩阻压力，防

2、止顶替过程中泵压过高，压漏薄弱地层2、清除钻井液中的钻屑，预防电测遇阻下小钻杆3 3、改善滤饼质量，提高第二、改善滤饼质量，提高第二界面胶结质量界面胶结质量4、提高钻井液抗油井水泥浆钙侵污染的能力 调整措施抗钙稀释法：降低钻井液粘切的同时增加钻井液抗钙侵污染能力；钻井液调整，忌用清水稀释 。优点（1可使钻井液趋于牛顿流体，增加对虚滤饼的冲洗作用，降低钻井液粘切，也可提高除砂效率，有效降低固含量；（2在顶替过程中不可避免地会出现钻井液、前置液和水泥浆三者掺混段，抗钙调整后可增强钻井液的抗钙侵污染能力，有效降低泵压，避免顶替过程中的“假碰压” 景象。建议固井前钻井液调整措施：单罐预先配制抗钙稀释胶

3、液，通井循环时，以小排量向泥浆罐中连续加入抗钙稀释胶液，经泥浆罐混合均匀后泵入环空。 3.钻井液性能优化钻井液性能优化 钻井液循环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初始泵压和泵排量过高，就可能压裂地层，环形间隙较小时更容易发生这种情况； （2慢慢增大泵排量，并记录泵压和泵排量； （3逐渐接近顶替过程中预计的最大泵排量； （4注意检查回流，并观察是否有大块的滤饼或钻屑返出； （5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。3.钻井液性能优化钻井液性能优化固井前钻井液性能优化现场实例固井前钻井

4、液性能优化现场实例时间时间出口温度出口温度出口密度出口密度g/cm3旋转粘度计读值格）旋转粘度计读值格）s10-3Pa.soPankPa.sn1Pa10Pa 600 300 200 100 6 311：0550.51.59744736245427100.650.403.56.011：25511.5871463523542510.50.630.473.56.014：20511.597145342143269.50.660.403514：45511.6166423219322490.650.372415：20511.6152302516322240.790.111.52.5表表1 马马G1-2井洗

5、井循环试验钻井液流变性实测情况井洗井循环试验钻井液流变性实测情况 （大港）（大港）3.钻井液性能优化钻井液性能优化测量项目测量项目六速旋转粘度计读数六速旋转粘度计读数smPa.s0Pa1pa10pa36100200300600电测前测量电测前测量24152429461760.680.2312下钻循环后测量下钻循环后测量2417253449159.50.530.5512完钻后测量完钻后测量24152329451760.660.2312固井前调整第固井前调整第1次测量次测量24152430481860.680.2112固井前调整第固井前调整第2次测量次测量24132125401550.680.17

6、12 在枣在枣76-2276-22洗井循环过程中小排量加入抗钙稀释胶液进行钻井液性能调整，钻井液流洗井循环过程中小排量加入抗钙稀释胶液进行钻井液性能调整，钻井液流性指数增加、稠度系数降低，未出现井下复杂情况。性指数增加、稠度系数降低，未出现井下复杂情况。固井前钻井液性能优化现场实例固井前钻井液性能优化现场实例3.钻井液性能优化钻井液性能优化井号井号油套固井循环情况油套固井循环情况调整措施调整措施电测遇阻情况电测遇阻情况作业结果作业结果马马G1-1大排量大排量4周周稀释抗钙处理稀释抗钙处理无无优良优良枣枣76-22低排量低排量6周周抗钙稀释处理抗钙稀释处理无无优良优良马马G1-2中排量中排量3周

7、周稀释处理稀释处理无无合格合格港深港深16-18大排量大排量4周周稀释处理稀释处理无无合格合格固井前钻井液性能优化现场实例固井前钻井液性能优化现场实例3.钻井液性能优化钻井液性能优化4.钻井液和水泥浆不相容性初探钻井液和水泥浆不相容性初探u龙岗龙岗1212井井5 5寸尾管固井污染实验龙岗寸尾管固井污染实验龙岗2020井类似）井类似）u钻井液、隔离液和水泥浆常规污染实验基本满足固井设计要求；钻井液、隔离液和水泥浆常规污染实验基本满足固井设计要求；u钻井液与水泥浆、隔离液与水泥浆钻井液与水泥浆、隔离液与水泥浆HPHTHPHT稠化时间大幅度缩短。稠化时间大幅度缩短。u龙岗龙岗3939井井7 7寸尾管

8、固井污染实验寸尾管固井污染实验u隔离液对水泥浆隔离液对水泥浆HPHTHPHT稠化时间无不良影响；稠化时间无不良影响；u钻井液导致水泥浆钻井液导致水泥浆HPHTHPHT稠化时间大幅度缩短。稠化时间大幅度缩短。u龙岗龙岗2828井井5 5寸尾管固井污染实验寸尾管固井污染实验u钻井液、隔离液和水泥浆常规污染实验基本满足固井设计要求；钻井液、隔离液和水泥浆常规污染实验基本满足固井设计要求；u钻井液与水泥浆、隔离液与水泥浆钻井液与水泥浆、隔离液与水泥浆HPHTHPHT稠化时间大幅度缩短。稠化时间大幅度缩短。4.14.1典型深井现场污染实验概况典型深井现场污染实验概况温度：温度：92 压力：压力： 0.1

9、 MPa 时间：时间：5 hour水泥浆水泥浆钻井液钻井液隔离液隔离液常流常流(cm)高流高流(cm)设计设计实测实测设计设计实测实测20%70%10%1818.5121670%20%10%1816.512111/31/31/318191217.550%50%0实测实测19实测实测1870%30%0实测实测19实测实测15.530%70%0实测实测18实测实测17100%00182312240100%01822.5122300100%182212235%095%1822122395%05%18211219钻井液、隔离液以及水泥浆两相和钻井液、隔离液以及水泥浆两相和三相常规污染实验基本满足固井设

10、三相常规污染实验基本满足固井设计要求。计要求。 4.1.1 4.1.1龙岗龙岗1212井井5 5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 表表4 龙岗龙岗12井井5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验12390MPa70min 水泥浆配方调整：缓凝剂水泥浆配方调整：缓凝剂FS-31L加量从加量从2.88%增加至增加至3.36%；隔离液配方调整：添加隔离液配方调整：添加2%FS-31L；冲洗液调整：缓凝水中补加缓凝剂至冲洗液调整：缓凝水中补加缓凝剂至4%FS-31L；钻井液调整：钻井液调整：1%Na2CO3+1%SMT。水泥浆水泥浆钻井液钻井液隔离液隔离液缓凝水缓凝水初始稠度初始稠度70Bc

11、时间时间70%030%08Bc140min70%20%10%016Bc130min70%30%0014.5Bc125min70%30%(调整搅拌调整搅拌1h)0012Bc128min70%30%(调整搅拌调整搅拌2h)0013Bc135min70%030%(调整调整)014Bc360min/17.2Bc(温度最高温度最高145)70%(调整调整)20%(调整调整)10%(调整调整)10%11.2Bc269min 4.1.1 4.1.1龙岗龙岗1212井井5 5寸尾管固井污染实验寸尾管固井污染实验 表表5 龙岗龙岗12井井5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验钻井液和隔离液导致污染稠化实验时

12、间缩短原因初步判断分析钻井液和隔离液导致污染稠化实验时间缩短原因初步判断分析 表表6 缓凝水泥浆现场大样稠化实验缓凝水泥浆现场大样稠化实验p该缓凝剂加量与水泥浆稠化时间不呈线性规律，存在一过渡区，导致加量超过一p 定范围后稠化时间延长2小时30分钟，而在一定加量范围内无变化；p钻井液和隔离液与水泥浆污染稠化实验时间缩短的主要原因可能是两种浆体均消p 耗了部分缓凝剂吸附导致水泥浆中缓凝剂浓度降低）。次序次序FS-31L加量加量40Bc时间时间100Bc时间时间备注备注第第1次次2.23%347min350min第第2次次2.34%305min307min时间缩短时间缩短第第3次次2.7%345m

13、in347min时间同第时间同第1次相比不变次相比不变第第4次次2.88%360min363min时间延长不明显时间延长不明显第第5次次3.36%495min498min时间明显延长时间明显延长 4.1.1 4.1.1龙岗龙岗1212井井5 5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 90 0.1 MPa 5h 序号序号水泥浆水泥浆隔离液隔离液钻井液钻井液常流常流(cm)高流高流(cm)设计设计实测实测设计设计实测实测170%20%1010%20%181012931/31/31/318131215470%30%实测实测15实测实测1655%95%1812129695%

14、550%实测实测14.5实测实测11870%30%实测实测13.5实测实测14930%70%实测实测14实测实测12.51090%10%实测实测13实测实测1211100%1822122512100%1823122513100%18221223 4.1.2 4.1.2龙岗龙岗3939井井7 7寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 表表7 龙岗龙岗39井井7寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验10380MPa60min 水泥浆水泥浆钻井液钻井液隔离液隔离液缓凝水缓凝水实验结果实验结果70%20%(9.10先导浆先导浆)10%5%初稠初稠28Bc245min/10

15、0Bc稠度一直维持在高限，稠度一直维持在高限，施工安全无法保证。施工安全无法保证。70%30%(9.10先导浆先导浆)00初稠初稠35 Bc6min/100Bc70%30%(井浆井浆)00初稠初稠75 Bc5min/100Bc70%030%0初稠初稠17 Bc300min/15.5Bc70%10%(井浆井浆)20%0初稠初稠30 Bc7min/100Bc70%20%(9.11先导浆先导浆)10%5%初稠初稠28 Bc24min/100Bc70%30%(9.12先导浆小样先导浆小样)00初稠初稠14.5 Bc300min/14.5Bc(现场小样现场小样) 4.1.2 4.1.2龙岗龙岗3939井

16、井7 7寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 表表8 龙岗龙岗39井井7寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验10380MPa60min 水泥浆水泥浆先导浆先导浆井浆井浆隔离液隔离液缓凝水缓凝水稠化实验结果稠化实验结果70%10%5%10%5%初稠初稠14.5Bc300min/12Bc70%10%020%0初稠初稠16.7Bc300min/11Bc70%30%000初稠初稠22Bc300min/15.5Bc70%10%5%10%5%初稠初稠16Bc300min/14.5Bc均能满足安全均能满足安全作业要求！作业要求！ 4.1.2 4.1.2龙岗龙岗3939井井7 7寸尾管固井相容性实验寸

17、尾管固井相容性实验 表表9 龙岗龙岗39井井7寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 920.1MPa300min水泥浆水泥浆钻井液钻井液隔离液隔离液常流（常流（cm)高流（高流（cm)设计设计实测实测设计设计实测实测70%20%10%1819121220%70%10%18181213.51/31/31/31818121650%50%0实测实测16.5实测实测13.530%70%0实测实测18实测实测1670%30%0实测实测21实测实测1595%05%182012215%09500182112210100%01822122400100%1822.51225070%

18、（井浆）（井浆）30%-21-20030%（井浆）（井浆）70%-20.5-19都满足固井设计要求！都满足固井设计要求！ 4.1.3 4.1.3龙岗龙岗2828井井5 5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 表表10 龙岗龙岗28井井5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验12880MPa 65min 水泥浆水泥浆先导浆先导浆隔离液隔离液冲洗液冲洗液实验结果实验结果70%20%10%0初稠初稠16Bc142min/70Bc70%030%0初稠初稠14Bc162min/100Bc70%30%00初稠初稠10Bc144min/100Bc70%20%10%5%(8%FS-31L)初稠初稠15B

19、c242min/70Bcu钻井液、隔离液均导致水泥浆稠化时间大幅度缩短。钻井液、隔离液均导致水泥浆稠化时间大幅度缩短。 4.1.3 4.1.3龙岗龙岗2828井井5 5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 表表11 龙岗龙岗28井井5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验水泥浆水泥浆先导浆先导浆隔离液隔离液(调整调整)冲洗液冲洗液实验结果实验结果70%20%10%5%(8%FS-31L)210min/70Bc（小样）（小样）70%030%0300min/14Bc（小样）（小样）70%030%0300min/16Bc（大样）（大样）70%20%10%5%(清水清水+4%FS-31L)210

20、min/70Bc70%20%10%5%(清水清水+8%FS-31L)210min/70Bc70%20%10%8%清水清水初稠初稠10Bc263min/40Bc268min/70Bc对隔离液进行处理，加入对隔离液进行处理，加入2%FS-31L和和0.3%SD21w/v）在一定程度上也证在一定程度上也证明了缓凝剂在一定明了缓凝剂在一定加量内不起作用！加量内不起作用！ 4.1.3 4.1.3龙岗龙岗2828井井5 5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验 表表12 龙岗龙岗28井井5寸尾管固井相容性实验寸尾管固井相容性实验4.24.2钻井液与水泥浆化学不兼容原因初探钻井液与水泥浆化学不兼容原因初探

21、u污染实验不达标原因推测污染实验不达标原因推测 为找出因钻井液与水泥浆化学不兼容导致现场污染稠化为找出因钻井液与水泥浆化学不兼容导致现场污染稠化实验难以达标的原因，以龙岗实验难以达标的原因，以龙岗39井为例，将该井使用的各种井为例，将该井使用的各种钻井液处理剂加入水泥浆中开展污染稠化实验，探索二者化钻井液处理剂加入水泥浆中开展污染稠化实验，探索二者化学不兼容的原因。学不兼容的原因。 4.2.14.2.1实验目的实验目的 开展污染稠化实验时，均参照现场污染稠化实验时最严开展污染稠化实验时，均参照现场污染稠化实验时最严重的一组进行即重的一组进行即70%水泥浆水泥浆+30%钻井液），水泥浆中钻钻井液

22、），水泥浆中钻井液处理剂的加量是根据井液处理剂的加量是根据30%钻井液中钻井液处理剂的有效钻井液中钻井液处理剂的有效含量进行添加。例如：设水泥浆总体积为含量进行添加。例如：设水泥浆总体积为650mL相当于相当于70%水泥浆），在水泥浆中按照水泥浆），在水泥浆中按照279mL体积的钻井液相当体积的钻井液相当于于30%钻井液添加配方设计浓度的钻井液某种处理剂加量。钻井液添加配方设计浓度的钻井液某种处理剂加量。 4.2.24.2.2实验样品实验样品p 龙岗龙岗39井井7寸尾管固井作业现场大样灰；寸尾管固井作业现场大样灰；p 龙岗龙岗39井井7寸尾管固井作业现场大样缓凝水；寸尾管固井作业现场大样缓凝水

23、；p 自配缓凝水：新都自来水自配缓凝水：新都自来水+1.9%SD32+6.0%SD10+0.32%SD21与与p 现场大样缓凝水配方一致）；现场大样缓凝水配方一致）；p 龙岗龙岗39井钻井液处理剂：润湿反转剂井钻井液处理剂：润湿反转剂JY-1、固壁润滑剂、固壁润滑剂RLC-101p 润滑剂润滑剂CA-8、 表面活性剂表面活性剂SP-80、p 表面活性剂表面活性剂OP-10、降失水剂、降失水剂DR-2。 实验条件：实验条件：10380MPa60min。 4.2.34.2.3实验结果实验结果832g现场大样灰现场大样灰+376g现场大样缓凝水现场大样缓凝水+1%JY-12.79g重量体积比重量体积

24、比w/v钻井液）钻井液） 图图1 稠化曲线曲线编号稠化曲线曲线编号20190923-01）初稠初稠13.6Bc，45min/21Bc，101min/23.7Bc，294min/30Bc，295min/40Bc，305min/50Bc，310min/60Bc，311min/70Bc。 温度波动，最高上冲温度波动，最高上冲14，且随时间延长波动幅度呈增加趋势，分析其原因为，且随时间延长波动幅度呈增加趋势，分析其原因为润湿反转剂润湿反转剂JY-1导致水泥浆包心。拆浆杯后照片见图导致水泥浆包心。拆浆杯后照片见图2证实了包心现象）。证实了包心现象）。 图图2 加入加入JY-1后拆浆杯照片后拆浆杯照片4.

25、2.34.2.3实验结果实验结果832g现场大样灰现场大样灰+376g现场大样缓凝水现场大样缓凝水+4%CA-811.16g重量体积比重量体积比w/v钻井液）钻井液） 图图3 稠化曲线曲线编号稠化曲线曲线编号20190923-02）CA-8对水泥浆稠化时间无不良影响，对水泥浆稠化时间无不良影响，不包心。不包心。初始稠度初始稠度13.4Bc，306min/30Bc，315min/40Bc，318min/50Bc，318min/60Bc，320min/70Bc。 4.2.34.2.3实验结果实验结果832g现场大样灰现场大样灰+376g自配缓凝水自配缓凝水+4%RLC-10111.16g重量体积比

26、重量体积比w/v钻井液）钻井液） 图图4 稠化曲线曲线编号稠化曲线曲线编号20190924-01）初始稠度初始稠度19.7Bc，81min/30Bc，82min/40Bc，82min/50Bc，83min/60Bc，84min/70Bc。 温度曲线波动，仍包心。温度曲线波动，仍包心。 4.2.34.2.3实验结果实验结果 图图5 加入加入RLC-101后拆浆杯照片后拆浆杯照片 浆体已经成形，但强度很低，说明该处理剂致使水泥浆处理剂响应，并浆体已经成形，但强度很低，说明该处理剂致使水泥浆处理剂响应，并非水泥浆真正开始凝结硬化。非水泥浆真正开始凝结硬化。 4.2.34.2.3实验结果实验结果832

27、g现场大样灰现场大样灰+376g自配缓凝水自配缓凝水+0.5%SP-801.4g重量体积比重量体积比w/v钻井液）钻井液） 开展污染稠化实验开展污染稠化实验20分钟后取出浆杯发现包心，拆浆杯后照片见图分钟后取出浆杯发现包心，拆浆杯后照片见图6证实证实了包心现象）。了包心现象）。 图图6 加入加入SP-80后拆浆杯照片后拆浆杯照片4.2.34.2.3实验结果实验结果832g现场大样灰现场大样灰+376g自配缓凝水自配缓凝水+2%DR-25.58g重量体积比重量体积比w/v钻井液）钻井液） 加入加入DR-2后水泥浆配制困难，高速搅拌浆体仍很稠，往稠化浆杯中后水泥浆配制困难，高速搅拌浆体仍很稠，往稠

28、化浆杯中倒浆困难，水泥浆流动性明显变差。倒浆困难，水泥浆流动性明显变差。 图图7 加入加入DR-2后水泥浆状态后水泥浆状态4.2.34.2.3实验结果实验结果图图8 稠化曲线曲线编号稠化曲线曲线编号20190924-02）2min19s/60Bc，7min43s/70Bc。 4.2.34.2.3实验结果实验结果 图图9 加入加入DR-2后拆浆杯照片后拆浆杯照片浆体已经成形，但强度很低，充分说明该处理剂也致使水泥浆处理剂响应。浆体已经成形，但强度很低，充分说明该处理剂也致使水泥浆处理剂响应。 4.2.34.2.3实验结果实验结果832g现场大样灰现场大样灰+376g自配缓凝水自配缓凝水+0.5%OP-101.4g重量体积比重量体积比w/v钻井液）钻井液） 图图10 稠化曲线曲线编号稠化曲线曲线编号20190924-05）加入加入OP-10后对水泥浆稠化时间无明显不良影响后对水泥浆稠化时间无明显不良影响 初