《前置液設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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1、前置液設(shè)計(jì),2,一、前置液的分類,前置液,沖洗液,隔離液,油基沖洗液,前置液,前置液,水基沖洗液,稀釋型,沖洗型,粘性液,紊流液,油基沖洗液,水基沖洗液,油基紊流隔離液,水基紊流隔離液,油基粘性隔離液,水基粘性隔離液,3,二、沖洗液,1、沖洗液的作用 （1）稀釋和分散鉆井液，防止絮凝和膠凝； （2）有效的沖刷粘在井壁和套管上的鉆井液，或疏松泥餅，提高水泥與井壁和套管之間的膠結(jié)強(qiáng)度； （3）作為鉆井液與水泥漿之間的緩沖液和“隔離液”，防止水泥漿與鉆井液直接接觸而產(chǎn)生污染； （4）稀釋改善鉆井液的流動(dòng)性能，使鉆井液易于被頂替，同時(shí)，提高頂替效率。,4,2、沖洗液的性能,（1）一般密度較低（如1.0

2、1.03g/cm3），并接近牛頓流體； （2）對(duì)井壁疏松泥餅具有滲透能力，使泥餅易于沖洗剝落； （3）具有一定的懸浮能力，防止鉆井液固相顆粒和沖蝕下來(lái)的泥餅的沉降和堆積； （4）稀釋型沖洗液，應(yīng)能稀釋和分散鉆井液，使鉆井液在較低流速下達(dá)到紊流頂替，其臨界流速應(yīng)控制在0.5m/s以下；,5,（5）與水泥漿混合比例較低的條件下，對(duì)水泥漿的稠化時(shí)間和強(qiáng)度的影響要小； （6）對(duì)于沖洗型，要能在流體中加入惰性固體粒子增強(qiáng)對(duì)井壁的沖刷效果； （7）對(duì)套管不產(chǎn)生腐蝕作用。,6,3、沖洗液的配方設(shè)計(jì),（1）設(shè)計(jì)思路 （a）在不需要加重時(shí)，盡量用清水作前置液沖洗和稀釋井內(nèi)鉆井液（與鉆井液和水泥漿相容性好，且有助

3、于提高紊流程度和經(jīng)濟(jì)）； （b）加入沖洗液中的稀釋劑、分散劑或表面活性劑，要容易破壞鉆井液的膠凝結(jié)構(gòu)，有利于清洗井眼。,7,（2）設(shè)計(jì)原理 根據(jù)鉆井液性能和井下條件，確定沖洗液的性能，配方設(shè)計(jì)中考慮應(yīng)用成本要低。,8,（3）配方設(shè)計(jì), 配制沖洗液的水：鹽層考慮用鹽水，海上可用海水（可能的情況下），其它則用淡水； 對(duì)泥頁(yè)巖等過(guò)敏性地層，應(yīng)考慮使用1015%的NaCl溶液，或35%的KCl溶液，需要懸浮劑時(shí)，可用HEC或CMHEC（鹽水可以減少泥頁(yè)巖的膨脹和防止井壁的坍塌，但對(duì)淡水水泥漿有不良的影響）；,9, 為抑制頁(yè)巖的膨脹及保持井壁的穩(wěn)定，可用612%的水玻璃溶液（抑制），加0.2CMC（增粘

4、懸?。┖?.2%的硼砂（緩凝）； 為防止破壞鉆井液性能，造成井壁坍塌，沖洗液中可加入Na(OH)使pH值大于8；,10, 為防止沖洗液與水泥漿接觸時(shí)產(chǎn)生增稠和促凝作用，可在淡水中加入2 3焦磷酸鈉和焦磷酸氫鈉； 對(duì)稀釋型沖洗液，可在淡水中加入0.5 1的木質(zhì)素磺酸鹽，或鐵鉻鹽或磺化栲膠等（這對(duì)鉆井液的流動(dòng)性有改善作用，有利于頂替，同時(shí)對(duì)水泥漿又有分散和緩凝作用）；,11, 對(duì)需加固相顆粒以增加沖刷能力的沖洗液，加1.53%（淡水用CMC，海水和鹽水則用HEC或CMHEC），Na(OH)的加量約510%； 在淡水中加1%左右的陰離子表面活性劑，由于其靜電斥力的作用，可阻止分散粘土粒子的聚集，防止

5、固相顆粒的沉降和堆積。,12,三、隔離液,隔離液是密度、粘度和靜切力可以控制的前置液，主要用于隔離和驅(qū)替鉆井液，應(yīng)用中，可單獨(dú)使用隔離液，也可隨沖洗液之后，即與沖洗液同時(shí)使用。可分為： （1）紊流隔離液：用于紊流頂替。 （2）粘性隔離液：用于塞流或低速層流頂替。,13,1、隔離液的作用,（1）能有效驅(qū)替鉆井液，適應(yīng)塞流、低速層流或紊流驅(qū)替鉆井液； （2）易于控制不穩(wěn)定地層的跨塌（與沖洗液比較）； （3）與沖洗液比較，能更有效的隔離鉆井液和水泥漿，避免水泥漿的接觸污染，防止鉆井液絮凝增稠； （4）對(duì)紊流隔離液，依靠其中的固相顆粒沖蝕井壁泥餅； （5）對(duì)粘性隔離液，依靠其粘性產(chǎn)生平面推進(jìn)驅(qū)替鉆井液

6、。,14,2、隔離液的性能要求,（1）紊流隔離液性能要求 具有紊流沖刷作用，即不僅能以平面形式驅(qū)替鉆井液，還能產(chǎn)生高的徑向擾動(dòng)，提高對(duì)井壁泥餅和管壁的沖蝕； 與鉆井液和水泥漿有良好的相容性； 具有與牛頓流體接近的流體特性，其紊流的臨界流速應(yīng)較低；,15, 密度易于調(diào)節(jié)，能懸浮固相材料保持流體的穩(wěn)定； 溫度對(duì)隔離液粘度的影響要小，溫度升高后仍能保持穩(wěn)定； 對(duì)套管無(wú)腐蝕作用。,16,（2）粘性隔離液的性能要求, 具有一定的觸變性能，以利于懸浮巖屑和固體顆粒； 易于進(jìn)行塞流或低速層流頂替； 流變性能應(yīng)優(yōu)于水泥漿，但比鉆井液差； 密度高于鉆井液，低于水泥漿，密度一般可0.06 0.12g/cm3左右；

7、,17, 控制高溫高壓下的濾失量，一般小于150ml/30min； 與鉆井液和水泥漿有良好的相容性； 不腐蝕套管。 如果將隔離液與鉆井液和水泥漿之間的流變性能關(guān)系進(jìn)行量化，可用下式表示：,18,不考慮井身結(jié)構(gòu)的情況下：,oc、osp、om 分別為水泥漿、隔離液及泥漿的動(dòng)切力； c、sp、m 分別為水泥漿、隔離液及泥漿的塑性粘度。,19,考慮井眼/套管尺寸以后：,c、sp、m 分別為水泥漿、隔離液及泥漿的密度。,20,3、隔離液的配方設(shè)計(jì),紊流隔離液與粘性隔離液的區(qū)別，關(guān)鍵在于粘度，其它性能可以接近（高密度隔離液通常是粘性的）。因紊流隔離液需要滿足在較低的頂替排量之下，實(shí)現(xiàn)紊流流態(tài)，所以紊流隔離

8、液的粘度較低。,21,（1）紊流隔離液,（a）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 在保證固相顆粒懸浮穩(wěn)定不沉降的前提下，盡量降低隔離液的粘度。,22,（b）配方設(shè)計(jì) 低粘度的鉆井液（如膨潤(rùn)土水）作紊流隔離液（應(yīng)含分散劑），用于水基鉆井液（對(duì)油基鉆井液應(yīng)含溶解劑，相應(yīng)的隔離液則應(yīng)含表面活性劑，以利于改善管壁和井壁的潤(rùn)濕性）； 稀水泥漿或火山灰低密度水泥漿；,23, 對(duì)油基隔離液，應(yīng)能有效清除油基的粘稠鉆井液、巖屑和頁(yè)巖等：柴油（50份）水（50份）乳化劑（適量）飛灰膨潤(rùn)土，可用重晶石加重； 聚生物膠（或瓜膠或HEC）水硅粉重晶石，各種材料的加量應(yīng)根據(jù)密度和流變性能確定，既要滿足紊流要求，又不能發(fā)生固相的沉降。,24,（2

9、）粘性隔離液,（a）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 流變性能容易調(diào)控，無(wú)自由水、無(wú)固相沉降； 與鉆井液和水泥漿有良好的流變學(xué)配伍性； 在加重劑低加量、低濃度或高濃度含鹽量，以及低剪切攪拌等情況下，隔離液都應(yīng)有足夠高的粘度，并有好的濾失量控制能力。,25,（b）設(shè)計(jì)配方, 高粘度HEC（或CMHEC）水膨潤(rùn)土（防高溫降粘）重晶石； 基漿表面活性劑：改變油基鉆井液的管壁和井壁的親水性，通常是，靠油基鉆井液的一段，用油溶性陰離子表面活性劑，靠水泥漿的一段用水溶性的陰離子表面活性劑； 海泡石粘性隔離液：海泡石可各種類型的水增粘，且在高溫下不會(huì)有嚴(yán)重的膠凝和變稀的現(xiàn)象。,26,四、前置液用量設(shè)計(jì),1、沖洗液和紊流隔離液 用量

10、滿足保證頂替效率對(duì)紊流接觸時(shí)間的要求，一般可考慮在10min左右。最大用量一般不超過(guò)250m環(huán)空高度。 2、同時(shí)使用沖洗液和隔離液 二者總用量一般不超過(guò)300m環(huán)空高度。 3、粘性隔離液 主要應(yīng)控制允許的環(huán)空高度，如一般為150200m環(huán)空高度。對(duì)段尾管固井，也考慮等量裸眼環(huán)空容積。,27,4、特殊情況 （1）很小裸眼環(huán)容的尾管固井，最小用量不低于1.6m3，當(dāng)環(huán)容較大時(shí)，最小環(huán)空高度不低于100m。 （2）對(duì)于深井，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，超過(guò)3000m的井，每增加300m，用量附加0.20.3m3。,28,實(shí)例：高溫高壓氣井固井隔離液設(shè)計(jì),29,1、隔離液的主要性能要求 隔離液不但應(yīng)具備與水基和油基鉆井

11、液，以及防竄水泥漿均應(yīng)有良好的相容性，還應(yīng)具備懸浮鉆屑和加重劑等固相粒子的能力、抗高溫和低失水等。在頂替鉆井液的推移過(guò)程中，能形成粘稠的過(guò)渡帶，以隔離鉆井液與水泥漿的摻混和保持近平板流速剖面的推進(jìn)。,30,2、隔離液設(shè)計(jì)與配制原則 根據(jù)本井固井的需要，隔離液密度應(yīng)控制的范圍1.252.28g/cm3； 考慮本井的地質(zhì)特點(diǎn)和現(xiàn)有技術(shù)條件，配合防竄水泥漿使用，按粘性隔離液進(jìn)行設(shè)計(jì)；,31, 加重劑用油田常用的重晶石，主要外加劑根據(jù)現(xiàn)有實(shí)際情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定種類及加量，并重點(diǎn)考慮其與防竄水泥漿和油基鉆井液的相容性； 隔離液抗高溫能力與防竄水泥漿要求一致，配方盡可能簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便； 對(duì)油基鉆井液井段，

12、在隔離液中增加油性表面活性劑，使隔離液具有良好的清除套管和井壁上的油膜的作用。,32,3、隔離液材料的選擇 根據(jù)本井（高溫高壓氣井）固井對(duì)隔離液性能的要求，對(duì)現(xiàn)有隔離液體系進(jìn)行了分析研究，并進(jìn)行了篩選試驗(yàn)。結(jié)果表明，SNC和海泡石等常用隔離液體系不能滿足要求，HDS隔離液體系能夠滿足要求，其加重材料為重晶石，表面活性劑根據(jù)鉆井液特性而選用親油或親水型的以及增加隔離液失水控制能力的添加劑。,33,4、隔離液配方研制 根據(jù)上述選定的隔離液體系的材料，經(jīng)過(guò)大量的室內(nèi)試驗(yàn)，研制出密度1.25g/cm32.28g/cm3的隔離液的配方，其密度可調(diào)節(jié)范圍寬，流動(dòng)性能好，具有良好的抗高溫特性。,34,密度1

13、.25g/cm3隔離液配方與性能,35,密度1.75g/cm3隔離液配方與性能,36,密度2.28g/cm3隔離液配方與性能,37,5、隔離液與油基鉆井液和水泥漿的相容性試驗(yàn) （1）與水泥漿的混漿試驗(yàn) 選用研制的1.75g/cm3、1.90g/cm3和2.28g/cm3共3種密度的隔離液，分別與1.90g/cm3、2.15g/cm3和2.40g/cm3的水泥漿作混漿試驗(yàn)。 混漿試驗(yàn)表明，隔離液體系與滿足本高溫高壓氣井固井的水泥漿體系有良好的相容性。,38,1.75g/cm3隔離液對(duì)1.90g/cm3水泥漿性能的影響,39,2.28g/cm3隔離液對(duì)2.33g/水泥漿性能的影響,40,（2）與油

14、基鉆井液的混漿試驗(yàn) 用設(shè)計(jì)的各種密度的隔離液體系與該井使用的水基和油基鉆井液進(jìn)行混漿的相容性試驗(yàn)分析。 混漿試驗(yàn)結(jié)果表明：研制的隔離液配方與本井使用的水基和油基鉆井液良好的相容性。,41,6、小結(jié) 本研究設(shè)計(jì)出了密度為隔離液體系，該隔離液具有以下特點(diǎn)： （1）穩(wěn)定性、流變性良好，適應(yīng)溫度范圍寬； （2）與三種水泥漿體系有良好的相容性，即與此三種水泥漿體系的各比例混漿的流變性能、稠化時(shí)間、抗壓強(qiáng)度等特性均較好； （3）與常用油基鉆井液及油基鉆井液轉(zhuǎn)換液的相容性也較好，表現(xiàn)為其各比例混漿的流變性能基本處于鉆井液與隔離液之間； （4）在該井固井施工中的試驗(yàn)應(yīng)用表明，優(yōu)選的隔離液體系滿足高溫高壓氣井固井的要求。,42,謝 謝 ！,