固井前置液设计概要课件.ppt

1、第三讲内容第三讲内容一、前置液简介一、前置液简介一、概述一、概述绝大多数钻井液，不论是水基还是油基钻井液与水泥浆都是不相容的。在固井施工中，当水泥浆与钻井液直接接触后，水泥浆将受钻井液的污染，水泥浆流动性降低，粘度、动切力上升，这将导致施工泵压升高，严重时发生井漏；同时，污染后的水泥石抗压强度、界面胶结强度都将大幅降低，影响固井封固质量。在注入水泥浆前，先泵入另一种液体，将水泥浆与钻井液隔开，这种液体叫前置液前置液。在注水泥浆后，也泵送一种液体，将水泥浆与钻井液隔开，这种液体叫后置液后置液。二、前置液的分类二、前置液的分类冲洗液冲洗液隔离液隔离液油基冲洗液油基冲洗液前置液前置液前置液前置液水基

2、冲洗液水基冲洗液稀释型稀释型冲洗型冲洗型粘性液粘性液紊流液紊流液油基冲洗液油基冲洗液水基冲洗液水基冲洗液油基紊流隔离液油基紊流隔离液水基紊流隔离液水基紊流隔离液油基粘性隔离液油基粘性隔离液水基粘性隔离液水基粘性隔离液前置液前置液三、冲洗液三、冲洗液1 1、冲洗液的作用、冲洗液的作用稀释和分散钻井液，防止絮稀释和分散钻井液，防止絮凝和胶凝；凝和胶凝；有效的冲刷粘在井壁和套管有效的冲刷粘在井壁和套管上的钻井液，或疏松泥饼，上的钻井液，或疏松泥饼，提高水泥与井壁和套管之间提高水泥与井壁和套管之间的胶结强度；的胶结强度；作为钻井液与水泥浆之间的作为钻井液与水泥浆之间的缓冲液和缓冲液和“隔离液隔离液”，

3、防止，防止水泥浆与钻井液直接接触而水泥浆与钻井液直接接触而产生污染；产生污染；稀释改善钻井液的流动性能，稀释改善钻井液的流动性能，使钻井液易于被顶替，同时，使钻井液易于被顶替，同时，提高顶替效率。提高顶替效率。l稀释、清洗井壁泥浆l携带岩屑、沉砂l隔离泥浆与水泥浆l井壁润湿反转2 2、冲洗液的性能、冲洗液的性能一般密度较低（如一般密度较低（如1.01.01.031.03g/cmg/cm3 3），），并接近牛顿流体；并接近牛顿流体；对井壁疏松泥饼具有渗透能力，使泥饼易于冲洗剥落；对井壁疏松泥饼具有渗透能力，使泥饼易于冲洗剥落；具有一定的悬浮能力，防止钻井液固相颗粒和冲蚀下来的具有一定的悬浮能力，

4、防止钻井液固相颗粒和冲蚀下来的泥饼的沉降和堆积；泥饼的沉降和堆积；稀释型冲洗液，应能稀释和分散钻井液，使钻井液在较低稀释型冲洗液，应能稀释和分散钻井液，使钻井液在较低流速下达到紊流顶替，其临界流速应控制在流速下达到紊流顶替，其临界流速应控制在0.50.5m/sm/s以下；以下；与水泥浆混合比例较低的条件下，对水泥浆的稠与水泥浆混合比例较低的条件下，对水泥浆的稠化时间和强度的影响要小；化时间和强度的影响要小；对于冲洗型，要能在流体中加入惰性固体粒子增对于冲洗型，要能在流体中加入惰性固体粒子增强对井壁的冲刷效果；强对井壁的冲刷效果；对套管不产生腐蚀作用。对套管不产生腐蚀作用。3 3、冲洗液配方、冲

5、洗液配方根据钻井液性能和井下条件，确定冲洗液的性能，配方设根据钻井液性能和井下条件，确定冲洗液的性能，配方设计中考虑应用成本要低。计中考虑应用成本要低。a)在不需要加重时常规井固井中，尽量用海水或清水作前置液冲洗和稀在不需要加重时常规井固井中，尽量用海水或清水作前置液冲洗和稀释井内钻井液（与钻井液和水泥浆相容性好，且有助于提高紊流程度释井内钻井液（与钻井液和水泥浆相容性好，且有助于提高紊流程度和经济）；和经济）；b)加入冲洗液中的稀释剂、分散剂或表面活性剂，要容易破坏钻井液的加入冲洗液中的稀释剂、分散剂或表面活性剂，要容易破坏钻井液的胶凝结构，有利于清洗井眼。胶凝结构，有利于清洗井眼。固井常用

6、配方：固井常用配方：100%海海/淡水淡水+20%清洗液清洗液（PC-W21L）注：注：对盐层、各类过敏性地层固井通常加入相应的抑制材料加以控制。对盐层、各类过敏性地层固井通常加入相应的抑制材料加以控制。四、隔离液四、隔离液p隔离液是密度、粘度和静切力可以控制的前置液，主要用于隔离液是密度、粘度和静切力可以控制的前置液，主要用于隔离和驱替钻井液，应用中，可单独使用，也可随冲洗液之隔离和驱替钻井液，应用中，可单独使用，也可随冲洗液之后，即与冲洗液同时使用。可分为：后，即与冲洗液同时使用。可分为：（1 1）紊流隔离液：具有较低的粘度和紊流临界返速；用于紊）紊流隔离液：具有较低的粘度和紊流临界返速；

7、用于紊流顶替。流顶替。（2 2）粘性隔离液：用于塞流或低速层流顶替，隔离液应有一）粘性隔离液：用于塞流或低速层流顶替，隔离液应有一定的粘度和较大的切力。一般塑性粘度在定的粘度和较大的切力。一般塑性粘度在4040180mPa.s180mPa.s，动，动切力大于钻井液切力大于钻井液10Pa10Pa左右。左右。1 1、隔离液的作用、隔离液的作用 能有效驱替钻井液，适应塞流、低速层流或紊流驱替钻井能有效驱替钻井液，适应塞流、低速层流或紊流驱替钻井液；液；易于控制不稳定地层的跨塌（与冲洗液比较）；易于控制不稳定地层的跨塌（与冲洗液比较）；与冲洗液比较，能更有效的隔离钻井液和水泥浆，避免水与冲洗液比较，能

8、更有效的隔离钻井液和水泥浆，避免水泥浆的接触污染，防止钻井液絮凝增稠；泥浆的接触污染，防止钻井液絮凝增稠；对紊流隔离液，依靠其中的固相颗粒冲蚀井壁泥饼；对紊流隔离液，依靠其中的固相颗粒冲蚀井壁泥饼；对粘性隔离液，依靠其粘性产生平面推进驱替钻井液对粘性隔离液，依靠其粘性产生平面推进驱替钻井液l功能（功能（OBM）l稀释、清洗井壁泥稀释、清洗井壁泥浆浆l携带岩屑、沉砂携带岩屑、沉砂l隔离泥浆与水泥浆隔离泥浆与水泥浆l井壁润湿反转井壁润湿反转2 2、隔离液的性能要求、隔离液的性能要求（1 1）隔离液性能要求）隔离液性能要求具有紊流冲刷作用，即不仅能以平面形式驱替钻具有紊流冲刷作用，即不仅能以平面形式

9、驱替钻井液，还能产生高的径向扰动，提高对井壁泥饼井液，还能产生高的径向扰动，提高对井壁泥饼和管壁的冲蚀；和管壁的冲蚀；与钻井液和水泥浆有良好的相容性；与钻井液和水泥浆有良好的相容性；具有与牛顿流体接近的流体特性，其紊流的临界具有与牛顿流体接近的流体特性，其紊流的临界流速应较低；流速应较低；密度易于调节，能悬浮固相材料保持流体密度易于调节，能悬浮固相材料保持流体的稳定；特别对大斜度井和水平井尤为重的稳定；特别对大斜度井和水平井尤为重要。要。温度对隔离液粘度的影响要小，温度升高温度对隔离液粘度的影响要小，温度升高后仍能保持稳定；后仍能保持稳定；能够控制井下不稳定地层，防止垮塌。对能够控制井下不稳定

10、地层，防止垮塌。对于易漏井固井，前置液应有防漏或堵漏效于易漏井固井，前置液应有防漏或堵漏效果；果；对套管无腐蚀作用。对套管无腐蚀作用。对于高压固井，前置液应有足够的密度；对于高压固井，前置液应有足够的密度；对于深井固井，前置液应具有热稳定性；对于深井固井，前置液应具有热稳定性；前置液对油气层应不发生或少发生损害，或者损前置液对油气层应不发生或少发生损害，或者损害后容易解除；应考虑以下几点：害后容易解除；应考虑以下几点：前置液的固相颗粒应尽量少地进入地层孔隙；前置液的固相颗粒应尽量少地进入地层孔隙；前置液的滤失量应尽量小，减少地层中粘土膨胀；前置液的滤失量应尽量小，减少地层中粘土膨胀；前置液的滤

11、液成分应避免与地层中的可溶性盐类、前置液的滤液成分应避免与地层中的可溶性盐类、地层水发生反应而生成不溶性沉淀地层水发生反应而生成不溶性沉淀。l隔离液的密度隔离液的密度：l钻井液密度隔离液密度水泥浆密度l特别是在套管不居住的井眼内，用粘性隔离液进行塞流顶替时，应使隔离液与钻井液保持一定的密度差，切力差，充分发挥隔离液对钻井液的浮力效应。l隔离液最简单的形式之一是清洗浆，这是一种低密度的水泥浆，但其主要缺陷是通常与钻井液不相容。l隔离液失水控制隔离液失水控制：150ml/30min.7MPa。l低的失水量有利于防止井壁垮塌和减少地层损害。五、相容性五、相容性相容性是指前置液与水泥浆、钻井液以不同相

12、容性是指前置液与水泥浆、钻井液以不同比例接触混合，都能形成均质稳定的混合物，比例接触混合，都能形成均质稳定的混合物，而且不会因为化学反应产生与设计要求相违而且不会因为化学反应产生与设计要求相违逆的性能变化。逆的性能变化。p工程意义工程意义因前置液介于钻井液与水泥浆之间，前置液因前置液介于钻井液与水泥浆之间，前置液与水泥浆的相容性、前置液与钻井液的相容与水泥浆的相容性、前置液与钻井液的相容性直接关系到整个工程施工的成败。性直接关系到整个工程施工的成败。试验比例：试验比例：l前置液与水泥浆或泥浆的混合比例（体积比）一般为：l水泥浆或钻井液/前置液：95/5、75/25、50/50、25/75、5/

13、95；相容性的评价相容性的评价流变相容试验：前置液以不同比例与钻井液、水流变相容试验：前置液以不同比例与钻井液、水泥浆混合，混合物的视粘度明显降低或不变，则泥浆混合，混合物的视粘度明显降低或不变，则表明流变相容性好，如视粘度明显升高，表明相表明流变相容性好，如视粘度明显升高，表明相容性差，升幅越大，相容性越差。容性差，升幅越大，相容性越差。稠化时间相容试验：将前置液与水泥浆按体积比稠化时间相容试验：将前置液与水泥浆按体积比 5/955/95、25/7525/75、50/5050/50混合后，按混合后，按APIAPI规范规范1010进行进行稠化试验并对比，混合样品的稠化时间不应低于稠化试验并对比

14、，混合样品的稠化时间不应低于原浆的稠化时间。原浆的稠化时间。l悬浮稳定性试验：悬浮稳定性试验：对加重前置液应做悬浮稳对加重前置液应做悬浮稳定性试验，主要测定浆体在静止一定时间后定性试验，主要测定浆体在静止一定时间后浆体上、中、下部位密度差异。显然，差异浆体上、中、下部位密度差异。显然，差异越小，悬浮稳定性越高。如果有条件还应进越小，悬浮稳定性越高。如果有条件还应进行动态的悬浮稳定性试验。行动态的悬浮稳定性试验。l失水量影响试验：失水量影响试验：按按API规范规范10 将前置液将前置液与水泥浆的混合物及水泥浆原浆进行失水试与水泥浆的混合物及水泥浆原浆进行失水试验。验。隔离液试验报告隔离液试验报告

15、隔离液配制方法相容性试验附表相容性试验附表l1.30g/cm3隔离液对隔离液对1.90g/cm3水泥浆性能的影响水泥浆性能的影响混浆比，混浆比，v%流变性能流变性能API失水失水稠化时间稠化时间抗压强抗压强度度水泥浆：隔水泥浆：隔离液离液nkYPPVYP/PV100:0 0.84900.22824.1010.08151473121895:50.88930.40296.6720.18935404391475:250.82140.45098.1960.1326280300850:500.75480.43377.4220.079593 300 0:1000.81040.22528.6870.0521

16、67 六、前置液用量六、前置液用量1 1.冲洗液和紊流隔离液冲洗液和紊流隔离液l用量满足保证顶替效率对紊流接触时间的要求，一般可考用量满足保证顶替效率对紊流接触时间的要求，一般可考虑在虑在1010minmin左右。最大用量一般不超过左右。最大用量一般不超过250250m m环空高度。环空高度。2.2.同时使用冲洗液和隔离液同时使用冲洗液和隔离液 二者总用量一般不超过二者总用量一般不超过300300m m环空高度。环空高度。3 3.粘性隔离液粘性隔离液 主要应控制允许的环空高度，如一般为主要应控制允许的环空高度，如一般为150150200200m m环空高度。环空高度。对段尾管固井，也考虑等量裸眼环空容积。对段尾管固井，也考虑等量裸眼环空容积。4.4.特殊井况：特殊井况：最小用量最小用量1.61.6m m3 3，最小环空高度最小环空高度 100 100m m。Click to edit title style