在用前置液性能的实验研究

王保春

摘 要：海水钻井液中含有大量的钙、镁离子，少量海水钻井液污染固井水泥浆就会使水泥浆增稠，且可使水泥浆中常用的降失水剂失效，导致水泥浆大量失水甚至脱水，还能使水泥浆的凝结时间延长，强度发展缓慢，甚至没有强度，这无疑将影响固井质量。据此，开发了一种新的前置液配方，并针对胜利油田的海水钻井液体系，开展了一系列室内实验：在用前置液与其环境流体的相容性、泥饼冲刷、井壁稳定性以及地层污染等实验，论证了前置液的优越性。

关键词：前置液；海水钻井液；相容性；井壁稳定性

1、在用前置液与其环境流体的相容性

混合液的凝结和稠化实验表明（表3），随前置液比例的增加，水泥浆凝结、稠化时间有所增加，当前置液比例达50%时的稠化时间比纯水泥浆推迟约1.5小时。这是由于在用前置液中含有高分子聚合物，它对水泥浆起到一定的缓凝作用。但这种缓凝作用不是很大，这在某种程度上，反而有利于现场施工，不会引起诸如骤凝、蹩泵等安全事故。另外，由于在用前置液中含有一定量的固相颗粒微硅及加重剂，而微硅和加重剂是水泥浆常用的减轻剂和加重剂，不会使水泥浆产生速凝[10]。

表1：在用前置液对水泥浆性能的影响实验数据

地面和井底温度下，前置液-水泥浆、海水钻井液-前置液、前置液-盐水混合液的流变参数变化的实验结果分别绘于1、2、3。可以看出，前置液与环境流体混合液的流变参数基本呈现n值升高、K值降低的规律，这有利于环空流达到湍流状态而有效躯体钻井液。虽然前置液比例大于50%时，对水泥浆的流变性有一定影响，但这种情况发生的可能性很小，而图中85℃时K值虽有增大，但幅度较小。此外，在以上各实验中，均未发现任何胶凝、絮凝现象。因此，在用前置液与固井过程中的环境流体具有很好的相容性。

2、在用前置液冲刷泥饼实验

前液必须能有效冲刷钻井过程中形成的井壁泥饼。在用前置液中不仅含有活性固相粒子，而且有非离子表面活性剂，因此它对泥饼应具有化学、物理及水力冲刷三种功能，能有效地改善泥饼润湿性，降低泥饼表面张力，进而起到更好的清洗、冲刷泥饼的作用。

为验证在用前置液对泥饼的冲刷效果，分别开展了在用前置液、SNC冲洗液、清水三种前置液的泥饼冲刷实验，对应的冲洗率分别为95%、57%和35%，如图。可见，在用前置液具有优良的冲刷能力，几乎完全能冲洗掉附着在滤纸上的泥饼，效果最好，SNC水效果次之，清水冲洗效果较差。

3、在用前置液对井壁稳定性的影响

为察在用前置液对稳定井壁的效果，利用现场的实际页岩岩屑，进行了在用前置液、SNC和清水的比较实验。按标准实验步骤，测量在用前置液、清水、SNC水实验的页岩回收率。回收率越大，说明前置液对页岩保护得越好，页岩没有因为水化膨胀变细而被过滤掉。如图6，在用前置液对页岩回收率为96%，所以对井壁的保护效果最好，SNC水效果次之，清水效果较差。

4结论

为适应海上石油钻井使用海水钻井液体系的需求，提出一种固井前置液配方，经一系列的室内实验证明：该前置液与其环境流体的相容性好，对稳定井壁有明显效果；前置液中的固相颗粒及表面活性剂可有效冲洗海水钻井液形成的泥饼；前置液本身失水小，可减少水泥浆失水，降低水泥浆对油气层的污染。

参考文献：

[1]Bittleston SH， Ferguson J， Frigaard IA. Mud removal and cement placement during primary cementing of an oil well - Laminar non-Newtonian displacements in an eccentric annular Hele-Shaw cell. JOURNAL OF ENGINEERING MATHEMATICS 2002， 43（2-4）： 229-253

[2]李友臣，吳旭辉. 固井前置液技术研究. 西部探矿工程，2005（增刊），111：128-129.