CN105134110A

CN105134110A - 一种高密度钻井液泥饼的清洗方法

Info

Publication number: CN105134110A
Application number: CN201510511434.2A
Authority: CN
Inventors: 谢玉洪; 董星亮; 张勇; 李中; 李炎军; 吴江; 黄熠; 段泽辉; 罗鸣; 林四元; 张万栋; 王巍; 张超; 杨仲涵
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC China Ltd Zhanjiang Branch
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC China Ltd Zhanjiang Branch
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2035-08-20
Also published as: CN105134110B

Abstract

本发明公开了一种高密度钻井液泥饼的清洗方法。本发明方法是采用加重冲洗液配合使用粗细颗粒搭配的加重剂和增粘剂，并提高前置液在裸眼的紊流时间，模拟砂轮打磨的原理，达到物理冲刷井壁的效果，提高清洗效率。本发明应用于高温高压井段固井作业，可有效提高泥饼清洗效率，提高水泥胶结质量。

Description

一种高密度钻井液泥饼的清洗方法

技术领域

本发明涉及一种固井时高密度钻井液泥饼的清洗方法，属于海洋油气田钻井技术领域。

背景技术

随着海洋油气勘探的不断深入，高温高压领域已成为未来勘探开发的重点领域之一。对海洋钻井来讲，井底温度大于150℃的井为高温井，地层孔隙压力大于68.9MPa（10000psi）或地层孔隙压力当量钻井液密度大于1.80g/cm³的井称为高压井，高温高压并存的井称为高温高压井。高温高压钻井是当今钻井技术难题之一。海上作业环境的限制使高温高压钻井作业风险更大，困难更多。

高温高压开发井对井筒完整性要求比较高，而固井则是井筒完整性的重要屏障。生产期间，因为试压、温变引起水泥石裂缝或滑脱引起固井质量变差导致环空带压的问题是气井开发面临的难题。根据墨西哥湾14927口井的统计资料，生产8年时间30%的井发生环空带压问题，生产17年时间有60%的井环空带压，由此可见，固井质量对于防止环空带压问题，保障井筒完整性至关重要。

高温高压井段钻井时，钻井液密度高达1.80g/cm³，有的甚至达到2.0g/cm³以上，高密度钻井液通常采用重晶石进行加重，钻井液固相含量高，井壁附着形成的泥饼厚，固井时造成泥饼清洗难度大，易引起水泥胶结质量差，导致固井质量变差，环空带压潜在风险高，给井筒完整性带来严重隐患。常规的清洗方法，泥饼清除效果不好，导致套管鞋处水泥胶结质量不理想，因此，如何有效的清除井壁泥饼，提高清洗效率，可有利于提高高密度的钻井液固井质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固井时高密度钻井液泥饼的清洗方法，该方法通过配置特定的清洗液，结合模拟砂轮打磨的原理，利用物理冲刷井壁的作用，获得高效的清洗效率，可有效改善水泥胶结质量，提高固井质量。

本发明采用的技术方案如下：一种高密度钻井液泥饼的清洗方法，由如下步骤组成：

（1）由加重清洗液、铁矿粉、增粘剂、降滤失剂按以下质量配比配制打磨清洗液：25~40%加重清洗液，50~70%铁矿粉，2~8%增粘剂，3~7%降滤失剂，所述铁矿粉是由细颗粒铁矿粉和粗颗粒铁矿粉组成；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速200~400r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速200~400r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，再加入二分之一降滤失剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀；

（2）调整钻井液、隔离液及水泥浆的动切力，使钻井液动切力＜冲洗液动切力＜水泥浆动切力；

（3）注水泥浆前，将步骤（1）制得清洗液泵送到井筒内；

（4）计算套管与裸眼井段之间清洗液的环空返速，根据环空返速的大小判断清洗液在环空中的流动状态是否为紊流状态；使清洗液处于紊流状态，并保证清洗液与井壁之间紊流接触时间在10分钟以上。

所述清洗液的环空返速超过紊流状态临界值1m/s时即达到紊流状态。

优选的，所述铁矿粉是由细颗粒铁矿粉和粗颗粒铁矿粉按照质量比6~8:2~4组成。

本发明较优的技术方案如下：所述打磨清洗液由33%加重清洗液、60%铁矿粉、3%增粘剂、4%降滤失剂按质量百分比配制，其中铁矿粉由1200目的细颗粒铁矿粉和250目粗颗粒铁矿粉按照质量比7:3组成；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速200~400r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速200~400r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，再加入二分之一降滤失剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀。

本发明技术方案中，所述加重清洗液是由15~25份表面活性剂、15~26份环保溶剂、8~15份稳定剂、17~28份螯合分散剂、22~40份水组成。

进一步优选的，所述加重清洗液是由20份表面活性剂、20份环保溶剂、10份稳定剂、20份螯合分散剂、30份水组成。

进一步的，所述表面活性剂优选多元醇型非离子表面活性剂；环保溶剂优选溶解力强、毒性低的高沸点芳烃溶剂油中的一种或二价酸酯；稳定剂优选黄原胶或其他环境友好型的稳定剂；螯合分散剂优选无磷耐碱马来酸酐-丙烯酸共聚物或聚丙烯酸钠螯合分散剂。

本发明技术方案中，所述增粘剂可以是羟乙基纤维素、高粘度聚阴离子纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、高黏度聚阴离子纤维素中的一种。

本发明技术方案中，所述增粘剂可以是无铬木质素磺酸盐、聚丙烯酸盐、磺甲基酚醛树脂、硝基腐殖酸钠中的一种。

本发明方法采用加重冲洗液配合使用粗细颗粒搭配的加重剂铁矿粉和增粘剂，并提高前置液在裸眼的紊流时间，模拟砂轮打磨的原理，利用物理冲刷井壁的作用，提高清洗液对井壁泥饼的冲洗，改善了水泥浆与井壁的胶结质量，达到提高清洗效率的目的；本发明方法有助于提高高温高压井泥饼清洗效率，提高固井胶结质量，实施工艺快速简便；经海上高温高压固井作业中推广应用验证，具有显著的清洗效果、可提高固井质量。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1按照如下步骤实现本发明：

（1）加重清洗液：基本组分包括20份多元醇型非离子表面活性剂、20份高沸点芳烃溶剂油、10份稳定剂（黄原胶）、20份无磷耐碱马来酸酐-丙烯酸共聚物、30份水；

（2）打磨清洗液制备：按以下质量配比配制打磨清洗液：33%加重清洗液，60%铁矿粉（由1200目的细颗粒铁矿粉和250目粗颗粒铁矿粉按照质量比7:3组成），3%增粘剂（羟乙基纤维素），4%降滤失剂（无铬木质素磺酸盐）；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速200r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速300r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速400r/min混合搅拌5min，再加入二分之一降滤失剂，以转速500r/min混合搅拌5min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀；

（3）按照上述方法配制完成后，调整钻井液、隔离液及水泥浆动切力，使钻井液动切力＜冲洗液动切力＜水泥浆动切力，提高水泥浆壁面剪切应力；

（4）按照固井程序泵冲洗液，采用顶替流体密度大于被顶替流体密度的正密度差顶替方法，即钻井液密度＜前置液密度＜水泥浆密度，提高顶替效率；

（5）等冲洗液进入套管和裸眼环空后，计算套管与裸眼井段之间冲洗液的环空返速，判断紊流状态，保证清洗液与井壁之间紊流接触时间在10分钟以上；

（6）利用冲洗液的“物理打磨冲刷”和“低速紊流”特性于降低环空钻井液的边壁粘结力，使水泥浆在较小的边界剪切应力下就能够驱替井壁钻井液，提高顶替效率。

实施例2按照如下步骤实现本发明：

（1）加重清洗液：基本组分包括15份多元醇型非离子表面活性剂、15份高沸点芳烃溶剂油、8份稳定剂（黄原胶）、17份无磷耐碱马来酸酐-丙烯酸共聚物、22份水；

（2）打磨清洗液制备：按以下质量配比配制打磨清洗液：30%加重清洗液，63%铁矿粉（由1200目的细颗粒铁矿粉和250目粗颗粒铁矿粉按照质量比6:4组成），4%增粘剂（高粘度聚阴离子纤维素），3%降滤失剂（聚丙烯酸盐）；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速200r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速2002r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速4002r/min混合搅拌5min，再加入二分之一降滤失剂，以转速4002r/min混合搅拌10min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀；

实施例3按照如下步骤制备打磨清洗液：

（1）加重清洗液：基本组分包括25份多元醇型非离子表面活性剂、26份二价酸酯、10份稳定剂（黄原胶）、25份聚丙烯酸钠螯合分散剂、40份水；

（2）打磨清洗液制备：按以下质量配比配制打磨清洗液：35%加重清洗液，58%铁矿粉（由1200目的细颗粒铁矿粉和250目粗颗粒铁矿粉按照质量比7:3组成），2%增粘剂（羧甲基羟乙基纤维素CT-91），5%降滤失剂（磺甲基酚醛树脂）；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速400r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速400r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速600r/min混合搅拌5min，再加入二分之一降滤失剂，以转速600r/min混合搅拌10min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀。

实施例4按照如下步骤制备打磨清洗液：

（1）加重清洗液：基本组分包括22份多元醇型非离子表面活性剂、24份高沸点芳烃溶剂油、15份稳定剂（黄原胶）、28份无磷耐碱马来酸酐-丙烯酸共聚物、35份水；

（2）打磨清洗液制备：按以下质量配比配制打磨清洗液：25%加重清洗液，70%铁矿粉（由1200目的细颗粒铁矿粉和250目粗颗粒铁矿粉按照质量比8:2组成），2%增粘剂（高黏度聚阴离子纤维素），3%降滤失剂（硝基腐殖酸钠）；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速300r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速400r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速500r/min混合搅拌10min，再加入二分之一降滤失剂，以转速500r/min混合搅拌5min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀。

实施例5按照如下步骤制备打磨清洗液：

（1）加重清洗液：基本组分包括20份多元醇型非离子表面活性剂、19份二价酸酯、12份稳定剂（黄原胶）、23份聚丙烯酸钠螯合分散剂、28份水；

（2）打磨清洗液制备：按以下质量配比配制打磨清洗液：40%加重清洗液，50%铁矿粉（由1200目的细颗粒铁矿粉和250目粗颗粒铁矿粉按照质量比6:4组成），6%增粘剂（羟乙基纤维素），4%降滤失剂（无铬木质素磺酸盐）；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速200/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速400r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速500r/min混合搅拌5min，再加入二分之一降滤失剂，以转速600r/min混合搅拌5min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀。

Claims

1.一种高密度钻井液泥饼的清洗方法，其特征在于：由如下步骤组成：

由加重清洗液、铁矿粉、增粘剂、降滤失剂按以下质量配比配制打磨清洗液：25~40%加重清洗液，50~70%铁矿粉，2~8%增粘剂，3~7%降滤失剂，所述铁矿粉是由细颗粒铁矿粉和粗颗粒铁矿粉组成；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速200~400r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速200~400r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，再加入二分之一降滤失剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀；

（3）注水泥浆前，将步骤（1）制得清洗液泵送到井筒内；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述清洗液的环空返速超过紊流状态临界值1m/s时即达到紊流状态。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述铁矿粉是由细颗粒铁矿粉和粗颗粒铁矿粉按照质量比6~8:2~4组成。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述打磨清洗液由33%加重清洗液、60%铁矿粉、3%增粘剂、4%降滤失剂按质量百分比配制，其中铁矿粉由1200目的细颗粒铁矿粉和250目粗颗粒铁矿粉按照质量比7:3组成；制备时，先在加重清洗液中加入粗颗粒铁矿粉，以转速200~400r/min混合均匀，再加入细颗粒铁矿粉以转速200~400r/min混合均匀，加入二分之一的增粘剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，再加入二分之一降滤失剂，以转速400~600r/min混合搅拌5~10min，最后依次加入剩余的增粘剂、降滤失剂混合搅拌均匀。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述加重清洗液是由15~25份表面活性剂、15~26份环保溶剂、8~15份稳定剂、17~28份螯合分散剂、22~40份水组成。

6.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述加重清洗液是由20份表面活性剂、20份环保溶剂、10份稳定剂、20份螯合分散剂、30份水组成。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述表面活性剂为多元醇型非离子表面活性剂；环保溶剂为高沸点芳烃溶剂中的一种或二价酸酯；稳定剂为黄原胶；螯合分散剂为无磷耐碱型马来酸酐-丙烯酸共聚物或聚丙烯酸钠螯合分散剂。

8.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述增粘剂为羟乙基纤维素、高粘度聚阴离子纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、高黏度聚阴离子纤维素中的一种。

9.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述降滤失剂为无铬木质素磺酸盐、聚丙烯酸盐、磺甲基酚醛树脂、硝基腐殖酸钠中的一种。