CN107353884A - 水平井水基钻井液固井用界面亲和剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水平井水基钻井液固井用界面亲和剂，解决了水平井水基钻井液滤失后泥饼质量较差的问题。具体由泥饼结构调节剂、泥饼增强剂、界面胶粘剂和界面清洗剂组成，上述各组分按照重量份数比为：泥饼结构调节剂：泥饼增强剂：界面胶粘剂：界面清洗剂=1:0.5:1.2:0.5；上述泥饼结构调节剂是直径在0.5～10μm之间的碳酸钙晶须，泥饼增强剂是聚硅酸硫酸铝铁，界面胶粘剂是胶粉聚苯颗粒，界面清洗剂是十二烷基葡萄糖酸苷。该界面亲和剂可以有效降低原泥饼厚度、提高泥饼强度、降低等效渗透率、提高界面胶结强度，有利于水平井固井质量的提高。

Description

水平井水基钻井液固井用界面亲和剂
技术领域
本发明涉及油田开发的钻井领域中使用的一种固井材料。
背景技术
水基钻井液凭借其经济环保、工艺简单等优势，在国内外各大油田应用极其广泛。但由于其滤失后泥饼质量较差，给后期固井作业在界面胶结方面留下隐患。尤其在水平井等特殊工艺井固井施工过程中，水基钻井液的性能及泥饼质量对固井界面胶结影响尤为突出。据不完全统计，应用水基钻井液的水平井固井优质率较油基低20%左右，其中重要影响因素之一就是泥饼质量的差异。原因是：在水平段钻井工程中，水基钻井液由于不断的滤失造成井壁泥饼越来越厚，而且钻进周期较长，完井过程中测井作业、通井作业钻井液静止周期长，水基钻井液不断的向井壁滤失，虚泥饼不断增厚，造成固井作业顶替不充分，去除不掉虚泥饼，最终影响水泥环与井壁的胶结质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种水平井水基钻井液固井用界面亲和剂，该剂对水基钻井液泥饼质量具有良好的调整功效，可以改变水基钻井液泥饼密实度、降低泥饼厚度、增强泥饼强度、降低等效渗透率，从而提高固井界面胶结强度。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种水平井水基钻井液固井用界面亲和剂，由泥饼结构调节剂、泥饼增强剂、界面胶粘剂和界面清洗剂组成，其中各组分按照重量份数比为：泥饼结构调节剂：泥饼增强剂：界面胶粘剂：界面清洗剂=1:0.5:1.2:0.5；上述泥饼结构调节剂是直径在0.5～10μm之间的碳酸钙晶须，泥饼增强剂是聚硅酸硫酸铝铁，界面胶粘剂是胶粉聚苯颗粒，界面清洗剂是十二烷基葡萄糖酸苷。
上述水平井水基钻井液固井用界面亲和剂的制备方法是将四种组分均匀混合既得。
上述水平井水基钻井液固井用界面亲和剂的使用方法：固井前最后一次通井作业建立循环后，钻井液各项性能达到设计要求后循环加入界面亲和剂；钻井液在循环状态下，可在加重漏斗或循环沟加入，加量为钻井液质量的2%～3%，温度为90℃以下，投放完毕后，继续循环至少2周。
本发明界面亲和剂具有所述性能的基本原理是：泥饼结构调节剂首先能够分散于滤饼中起到骨架作用，合理级配，改善滤饼微观结构分布；其次该剂可以通过吸附、络合等物化反应，压缩双电层的聚结作用，保持粘土颗粒分散状态。该剂的主要作用是调整泥饼结构分布，有效控制泥饼厚度。
泥饼增强剂是一种硅酸盐类混凝剂，该剂均匀分散于滤饼凝胶体中，提高了滤饼的密实度及强度；其次该剂能够吸附滤饼中游离水，促进固相颗粒的合理级配，提高泥饼的黏聚强度。该剂的主要作用是增加泥饼强度。
界面胶粘剂利用水泥的水化离子与其反应生成C-S-H凝胶，改善水泥石、泥饼之间的相容性；其次该剂的水化凝胶能够填充界面处空隙，使固井二界面处结构变得更为致密。该剂的主要作用是提高二界面胶结强度。
界面清洗剂是一种高分子非离子表面活性剂，该剂的主要功效是去除界面浮泥饼，压缩泥饼空间，减小泥饼的厚度；其次该剂的极性基团与游离的金属离子发生络合反应，有利于泥饼固化。
有益效果：通过室内综合对比评价试验，界面亲和剂可以有效降低原泥饼厚度、提高泥饼强度、降低等效渗透率、提高界面胶结强度，有利于水平井固井质量的提高。
附图说明
图1是泥饼厚度对比评价试验。
图2是泥饼强度对比评价试验。
图3是等效渗透率对比评价试验。
图4是浮泥饼冲洗对比评价试验。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的说明：
一、界面亲和剂 制备
水平井水基钻井液固井用界面亲和剂，由泥饼结构调节剂、泥饼增强剂、界面胶粘剂和界面清洗剂组成，其中各组分按照重量份数比为：泥饼结构调节剂：泥饼增强剂：界面胶粘剂：界面清洗剂=1:0.5:1.2:0.5；上述泥饼结构调节剂是直径在0.5～10μm之间的碳酸钙晶须，泥饼增强剂是聚硅酸硫酸铝铁，界面胶粘剂是胶粉聚苯颗粒，界面清洗剂是十二烷基葡萄糖酸苷。
其中界面胶粘剂是胶粉聚苯颗粒，选用山东济南裕盛达化工有限公司的DMFC-800产品。
二、界面亲和剂性能检测方法
1、泥饼性能检测方法
利用泥饼性能自动测量仪（长春市朝阳试验仪器有限公司，TAW-2000型，微机控制电液伺服岩石三轴试验机）来测定钻井液滤失后其滤饼的的虚厚、真厚及强度。
、等效渗透率检测方法
利用中压钻井液滤失仪形成滤饼，冲掉浮泥饼后再将滤饼烘干并挤压成碎片（大约0.15～0.25cm2），然后把水泥浆与滤饼碎片混拌均匀后放入水泥渗透率养护模具中，带温养护48h后取出60℃烘干直到样品无质量变化，待其冷却至室温后测定其渗透率，即为二界面等效渗透率。
3、第二界面胶结强度检测方法
首先模拟井下条件在环形人造岩心的内壁上形成滤饼，然后把水泥浆与附有滤饼的岩心内壁进行固结并养护一定龄期，最后测定岩心与水泥环柱间的胶结强度，即为二界面胶结强度。其中：
（1）人造岩心的制备
利用特种的胶粘材料，把石英砂制成高160mm、内径120 mm、外径160mm的环形人造岩心，其渗透率为10×10-3～100×10-3μm2；
（2）滤饼的形成
首先将钻井液在常压稠化仪进行加温搅拌30min，取出之后及时倒入环形人造岩心中，然后利用岩心加持器在钻井液面上施加0.7MPa的压力并维持30min，使得钻井液只能从岩心内壁向岩心外壁滤失，从而也就真实地模拟了井下滤失的实际情况；
（3）二界面的固结与养护
滤饼形成后将钻井液倒掉，再将内壁浮泥饼冲掉，然后将水泥浆倒入岩心中加盖进行常压加温候凝养护48h。养护结束后，取出岩心，待其冷却至室温后测定人造岩心与水泥浆的胶结强度。
三、界面亲和剂性能评价实验
（一） 室内评价实验
1、泥饼厚度评价试验
针对水平井硅基阳离子钻井液体系进行泥饼厚度对比评价试验，由图1所示：加入界面亲和剂后钻井液实泥饼厚度降低范围在35～45%，虚泥饼厚度降低范围在30～60%。
2、泥饼强度评价试验
针对水平井硅基阳离子钻井液体系进行泥饼强度对比评价试验，由图2所示：加入界面亲和剂后钻井液泥饼强度提高范围在100～200%。
3、等效渗透率评价试验
针对水平井硅基阳离子钻井液体系进行等效渗透率对比评价试验，由图3所示：加入界面亲和剂后可以有效降低原泥饼在水泥石中的等效渗透率，降低范围在40～50%。
4、界面胶结强度评价试验
针对水平井硅基阳离子钻井液体系进行二界面胶结强度对比评价试验，加入界面亲和剂后二界面胶结强度提高50%以上。
5、浮泥饼冲洗评价试验
针对水平井硅基阳离子钻井液体系进行浮泥饼冲洗对比评价试验，由图4所示：加入界面亲和剂后冲净时间缩短了50%以上，且对钻井液其他性能无不良影响。
（二）现场评价试验
1 现场试验数据
该界面亲和剂体系在大146-94-平100、古693-90-平104等4口水平井中应用。现场试验数据表明：加入界面亲和剂后漏斗粘度降低10～15s、泥饼厚底降低40%以上、泥饼强度提高30%以上，塑粘和切力也均有不同程度的降低，有利于固井冲洗顶替和固井界面胶结。
2 固井质量统计
声检质量统计对比：试验井与同区块其它水平井相比，不合格比例降低12%，优质比例提高24%；试验井与2015年其它水平井相比，不合格比例降低15%，优质比例提高26%，应用效果显著。

Claims (1)

1.一种水平井水基钻井液固井用界面亲和剂，由泥饼结构调节剂、泥饼增强剂、界面胶粘剂和界面清洗剂组成，其特征在于：上述各组分按照重量份数比为：泥饼结构调节剂：泥饼增强剂：界面胶粘剂：界面清洗剂=1:0.5:1.2:0.5；上述泥饼结构调节剂是直径在0.5～10μm之间的碳酸钙晶须，泥饼增强剂是聚硅酸硫酸铝铁，界面胶粘剂是胶粉聚苯颗粒，界面清洗剂是十二烷基葡萄糖酸苷。
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