CN110427649B - 固井隔离液的选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种固井隔离液的选择方法，该方法先测定破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力，计算得到破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力在裸眼封固段长相应的压力，再计算剪切速率和对应的剪切应力绘制数据曲线来判断流变模式，之后计算隔离液在不同排量对应的压力，再通过固井设计软件计算该排量下作业过程中的ECD，若ECD值不超过破裂压力值或漏失压力值下可以使用该隔离液，否则若超过破裂压力值或漏失压力值，选择另一种隔离液再次从步骤c计算直至满足作业要求。本发明涵盖了井筒压力，考虑了施工作业安全，规避了目前固井隔离液设计仅从功能性开发入手，而与固井施工作业关联性不紧密的弊端。

Description

固井隔离液的选择方法
技术领域
本发明涉及油气田勘探开发领域，具体地指一种固井隔离液的选择方法。
背景技术
油气井固井工程中，因为受到井壁及套管间残存的絮凝状钻井液及松散泥饼的影响，导致固井过程中会出现水泥浆流体的流变性变差、顶替效率降低以及两界面胶结质量变差等问题。在固井作业中，常于钻井液和水泥浆之间注入一段工作液以破坏钻井液的絮凝结构提高对钻井液的顶替效率并防止钻井液和水泥浆接触污染产生絮凝沉淀，改善两界面水泥石的胶结质量达到较好的固井效果，该工作液称为固井隔离液。固井隔离液两个核心：
(1)对井壁及套管上的松软泥饼进行冲刷。
(2)隔离钻井液和水泥浆，防止两者接触污染产生絮凝沉淀。
国外对于隔离液研究起步较早，大约在70年代初期开始并且发展迅速。我国80年代开始有隔离液体系陆续。隔离液的应用改变了以往用清水冲洗易引起地层伤害的境况，大幅度提高了固井的质量和油气井的寿命，同时实现了油气储层的保护和原油产能的稳步提升。但是目前国内报道的分散型、乳化型、抗高温型、抗盐型、无固相清洁型等各类隔离液开发及其制备方法均从相容性和流变性等方面开展研究，如公开号为CN106221683A的中国发明专利公开了一种水基钻井液用固井隔离液的制备方法、公开号为CN104962260A的中国发明专利公开了一种固井用高温隔离液悬浮稳定剂及其制备方法与应用，公开号为CN104962259A的中国发明专利公开了一种油基泥浆固井用双效隔离液及其制备方法、公开号为CN103756653A的中国发明专利公开了一种无固相抗盐清洁型固井隔离液及其制备方法，上述这些专利并没有从固井作业中破坏钻井液的絮凝结构和驱替钻井液虚泥饼角度来优选固井隔离液。
发明内容
本发明针对目前隔离液开发与实际应用未能有效结合的问题，提供了一种固井隔离液的选择方法。
为实现上述目的，本发明提供一种固井隔离液的选择方法，包括以下步骤：
a.测定破坏钻井液的絮凝结构后驱替钻井液虚泥饼需要的剪切应力τ值；
b.根据公式(1)计算得到驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力P；
P＝4000×L×τ/De  (1)；
其中，P为代表驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力，MPa
L为裸眼封固段长，m；
De为裸眼平均井径与封固套管外径之差，mm；
τ为破坏裸眼封固段虚泥饼所需剪切应力，Pa；
c.选取待分析的隔离液；并通过API标准粘度计仪器测定该隔离液在不同转速下对应读数θi；
d.根据公式(2)和(3)计算隔离液在不同转速条件下对应的剪切速率γi和剪切应力τi；
γi＝1.7023Ni  (2)；
其中，γi为该隔离液在不同转速下的剪切速率，S-1；
Ni为API标准粘度计的不同转速，r/min；
τi＝0.51θi  (3)；
其中，τi为该隔离液在不同读数下的剪切应力，Pa；
θi为该隔离液在不同转速条件下粘度计读数，无量纲；
e.将不同转速下对应的剪切速率γi和剪切应力τi列表，在线性坐标图或双对数坐标图上绘制数据曲线，通过数据曲线的形状趋势来判断该隔离液流变模式；其中，线性坐标图或双对数坐标图中，γi在纵坐标，τi在横坐标；
f.根据该隔离液的流变模式确定范宁摩擦因子f，根据公式(4)(5)来计算该隔离液在不同的环空排量Qi对应的环空压力Pi，并将环空排量Qi和压力Pi列表；
Figure BDA0002114451370000031
Figure BDA0002114451370000032
其中νi代表不同环空排量下流体在环空流动速度，m/s；
Qi为不同的环空排量，m3/min；
DH为裸眼平均井径，m；
DC为套管外径，m；
Pi为不同的环空排量下相应的环空压力，MPa；
ρ为隔离液密度,g/cm3；
f为范宁摩擦因子，无量纲；
L为裸眼封固段长度，m；
g.将公式(1)计算得出P与公式(5)计算得出Pi匹配，选取两数值接近时该环空压力Pi对应环空排量Qi；
h.将选出的环空排量Qi输入SWPI固井设计软件中获得固井过程中循环当量密度ECD，将循环当量密度ECD与裸眼破裂压力值或漏失压力值进行比较：
若ECD值不超过裸眼破裂压力值或漏失压力值时，该隔离液满足现场安全作业；
若ECD值超过裸眼破裂压力值或漏失压力值，选择另一种或多种隔离液再次从步骤c计算，直至选取得到满足ECD值不超过裸眼破裂压力值或漏失压力值的要求隔离液。
进一步地，所述步骤c中，不同转速分别为600r/min，300r/min，200r/min，100r/min，6r/min，3r/min。
再进一步地，所述步骤e中，该隔离液流变模式判断方法如下：
若在双对数坐标图上，数据曲线呈直线趋势时，判定该隔离液的流变模式为幂率模式；
或者，若在线性坐标图上，数据曲线呈直线趋势时，判定该隔离液的流变模式为宾汉模式。
本发明的有益效果在于：
本发明从破坏钻井液的絮凝结构和驱替钻井液虚泥饼角度来优选固井隔离液，先测定破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力，之后根据公式(1)计算得到破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力在裸眼封固段长相应的压力，再测定所用隔离液的六速，之后根据公式(2)(3)计算剪切速率和对应的剪切应力绘制数据曲线来判断流变模式，之后根据公式(4)(5)来计算隔离液在不同排量对应的压力，之后，与公式(1)计算的压力进行对比，找出两个压力接近情况下对应的排量，再通过固井设计软件计算该排量下作业过程中的ECD，若ECD值不超过破裂压力值或漏失压力值下可以使用该隔离液，否则若超过破裂压力值或漏失压力值，选择另一种隔离液再次从步骤c计算直至满足作业要求。本发明涵盖了井筒压力，考虑了施工作业安全，规避了目前固井隔离液设计仅从功能性开发入手，而与固井施工作业关联性不紧密的弊端。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
某口井9-5/8"套管下深3050m，完钻井深3970m，井底破裂压力系数1.8，泥浆密度1.40g/cm3，裸眼平均井径203.2mm，封固生产套管下深3965m，1.92g/cm3水泥浆返至上层套管150m。
利用下述方法选择该井用固井隔离液，包括以下步骤：
a.测定某井破坏钻井液的絮凝结构后驱替钻井液虚泥饼需要的剪切应力τ值24Pa；
b.根据公式(1)计算得到驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力P；
P＝4000×L×τ/De  (1)；
其中，P为代表驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力，MPa
L为裸眼封固段长，m；
De为裸眼平均井径与封固套管外径之差，mm；
τ为破坏裸眼封固段虚泥饼所需剪切应力，Pa；
c.选取两种隔离液；并通过API标准粘度计仪器分别测定两种隔离液在不同转速下对应读数θi；
Figure BDA0002114451370000061
d.根据公式(2)和(3)分别计算两种隔离液在不同转速条件下对应的剪切速率γi和剪切应力τi；
γi＝1.7023Ni  (2)；
其中，γi为该隔离液在不同转速下的剪切速率，S-1；
Ni为API标准粘度计的不同转速，r/min；
τi＝0.51θi  (3)；
其中，τi为该隔离液在不同读数下的剪切应力，Pa；
θi为该隔离液在不同转速条件下粘度计读数，无量纲；
e.将不同转速下对应的剪切速率γi和剪切应力τi列表，在线性坐标图或双对数坐标图上绘制数据曲线，通过数据曲线的形状趋势来判断该隔离液流变模式；两个数据曲线呈直线趋势判定为幂率模式；其中，线性坐标图或双对数坐标图中，γi在纵坐标，τi在横坐标；
f.根据该隔离液的流变模式确定范宁摩擦因子f，根据公式(4)(5)来计算该隔离液在不同的环空排量Qi对应的环空压力Pi，并将环空排量Qi和压力Pi列表；
Figure BDA0002114451370000062
Figure BDA0002114451370000071
其中νi代表不同环空排量下流体在环空流动速度，m/s；
Qi为不同的环空排量，m3/min；
DH为裸眼平均井径，m；
DC为套管外径，m；
Pi为不同的环空排量下相应的环空压力，MPa；
ρ为隔离液密度,g/cm3；
f为范宁摩擦因子，无量纲；
L为裸眼封固段长度，m；
排量Qi和压力Pi对应关系表
Figure BDA0002114451370000072
备注：在平均井径203.2mm井眼内
g.将公式(1)计算得出P与公式(5)计算得出Pi匹配，选取两数值接近时该环空压力Pi对应环空排量Qi；
h.将选出的环空排量Qi输入SWPI固井设计软件中获得固井过程中循环当量密度ECD，将循环当量密度ECD与裸眼破裂压力值或漏失压力值进行比较：
Figure BDA0002114451370000073
Figure BDA0002114451370000081
由上表可知：两种隔离液均可以使用。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (3)

1.一种固井隔离液的选择方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.测定破坏钻井液的絮凝结构后驱替钻井液虚泥饼需要的剪切应力τ值；
b.根据公式(1)计算得到驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力P；
P＝4000×L×τ/De     (1)；
其中，P为代表驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力，MPa
L为裸眼封固段长，m；
De为裸眼平均井径与封固套管外径之差，mm；
τ为破坏裸眼封固段虚泥饼所需剪切应力，Pa；
c.选取待分析的隔离液；并通过API标准粘度计仪器测定该隔离液在不同转速下对应读数θi；
d.根据公式(2)和(3)计算隔离液在不同转速条件下对应的剪切速率γi和剪切应力τi；
γi＝1.7023Ni     (2)；
其中，γi为该隔离液在不同转速下的剪切速率，S-1；
Ni为API标准粘度计的不同转速，r/min；
τi＝0.51θi       (3)；
其中，τi为该隔离液在不同读数下的剪切应力，Pa；
θi为该隔离液在不同转速条件下粘度计读数，无量纲；
e.将不同转速下对应的剪切速率γi和剪切应力τi列表，在线性坐标图或双对数坐标图上绘制数据曲线，通过数据曲线的形状趋势来判断该隔离液流变模式；其中，线性坐标图或双对数坐标图中，γi在纵坐标，τi在横坐标；
f.根据该隔离液的流变模式确定范宁摩擦因子f，根据公式(4)(5)来计算该隔离液在不同的环空排量Qi对应的环空压力Pi，并将环空排量Qi和压力Pi列表；
Figure FDA0002114451360000021
Figure FDA0002114451360000022
其中νi代表不同环空排量下流体在环空流动速度，m/s；
Qi为不同的环空排量，m3/min；
DH为裸眼平均井径，m；
DC为套管外径，m；
Pi为不同的环空排量下相应的环空压力，MPa；
ρ为隔离液密度,g/cm3；
f为范宁摩擦因子，无量纲；
L为裸眼封固段长度，m；
g.将公式(1)计算得出P与公式(5)计算得出Pi匹配，选取两数值接近时该环空压力Pi对应环空排量Qi；
h.将选出的环空排量Qi输入SWPI固井设计软件中获得固井过程中循环当量密度ECD，将循环当量密度ECD与裸眼破裂压力值或漏失压力值进行比较：
若ECD值不超过裸眼破裂压力值或漏失压力值时，该隔离液满足现场安全作业；
若ECD值超过裸眼破裂压力值或漏失压力值，选择另一种或多种隔离液再次从步骤c计算，直至选取得到满足ECD值不超过裸眼破裂压力值或漏失压力值的要求隔离液。
2.根据权利要求1所述固井隔离液的选择方法，其特征在于：所述步骤c中，不同转速分别为600r/min，300r/min，200r/min，100r/min，6r/min，3r/min。
3.根据权利要求1所述固井隔离液的选择方法，其特征在于：所述步骤e中，该隔离液流变模式判断方法如下：
若在双对数坐标图上，数据曲线呈直线趋势时，判定该隔离液的流变模式为幂率模式；
或者，若在线性坐标图上，数据曲线呈直线趋势时，判定该隔离液的流变模式为宾汉模式。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5113943A (en) * 1989-11-27 1992-05-19 Atlantic Richfield Company Spacer fluids
CN106437609A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 西南石油大学 一种高温高压超深井全过程塞流防漏固井设计方法
CN109711090A (zh) * 2019-01-15 2019-05-03 长江大学 一种环空流体综合摩阻系数确定方法及装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9109992B2 (en) * 2011-06-10 2015-08-18 Halliburton Energy Services, Inc. Method for strengthening a wellbore of a well
WO2015057208A1 (en) * 2013-10-15 2015-04-23 Halliburton Energy Services, Inc. Apparatus and methods for determining swelling reactivity of materials under subterranean wellbore conditions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5113943A (en) * 1989-11-27 1992-05-19 Atlantic Richfield Company Spacer fluids
CN106437609A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 西南石油大学 一种高温高压超深井全过程塞流防漏固井设计方法
CN109711090A (zh) * 2019-01-15 2019-05-03 长江大学 一种环空流体综合摩阻系数确定方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘文明 ; 肖尧 ; 齐奔 ; 付家文 ; 孙勤亮 ; 李剑华 ; .无固相清洗型隔离液研究与应用.钻井液与完井液.2016,(第01期),全文. *

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