一种适用于长宁页岩气井的高效洗油隔离液

涂思琦; 谢飞燕; 敖康伟; 张天意; 甄克力

doi:10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.014

一种适用于长宁页岩气井的高效洗油隔离液

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.014

涂思琦^{1, 2, 3,},
谢飞燕^{1, 2, 3},
敖康伟^{1, 2, 3},
张天意^{1, 2, 3},
甄克力⁴

1.
天津中油渤星工程科技有限公司, 天津 300451
2.
中国石油集团钻井工程重点实验室固井技术研究室, 天津 300451
3.
油气钻井技术国家工程实验室固井技术研究室, 天津 300451
4.
渤海钻探井下作业分公司, 天津 300451

基金项目: 中国石油集团海洋工程有限公司课题“ 页岩气井固井工作液技术研究与应用”（2019 F-D83019K7）

详细信息

作者简介:
涂思琦，工程师，2015年毕业于长江大学，现从事油井水泥外加剂研发与技术服务工作。电话（022）66310282；E-mail：tusq@cnpc.com.cn

中图分类号: TE256.6
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出版历程
- 收稿日期: 2021-09-27
- 修回日期: 2021-11-07
- 录用日期: 2021-08-27
- 刊出日期: 2022-05-06

A High Efficiency Oil Wash Spacer for Shale Gas Wells in Changning Oilfield

TU Siqi^{1, 2, 3
,},
XIE Feiyan^{1, 2, 3},
AO Kangwei^{1, 2, 3},
ZHANG Tianyi^{1, 2, 3},
ZHEN Keli⁴

1.
CNPC Tianjin Boxing Engineering Science & Technology Co., Ltd., Tianjin 300451
2.
CNPC Key Laboratory of Drilling Engineering; Laboratory of Cementing Technology, Tianjin 300451
3.
National Engineering Laboratory of Petroleum Drilling Technology, Tianjin 300451
4.
Downhole Services Company BHDC, Tianjin 300451

摘要

摘要: 针对长宁页岩气水平井所用油基钻井液与水泥浆兼容性差，絮凝混浆滞留环空难以驱替干净的问题，根据表面活性剂的类型、作用原理及HLB值进行设计，开发了洗油冲洗剂BCS-130L，并形成了一种适用于长宁页岩气井的高效洗油隔离液体系。该体系在70～180 ℃，密度为1.5～2.4 g/cm³时可清除环空壁面的油基钻井液，实现界面润湿性能反转，流变性与稳定性良好，与现场钻井液和水泥浆相容性良好，满足长宁页岩气目的层固井要求。
- 页岩气井 /
- 隔离液 /
- 润湿反转 /
- 冲洗效果 /
- 相容性
Abstract: The oil based drilling fluids used in horizontal drilling of shale gas wells in Changning oilfield are poorly compatible with the cement slurries, resulting in the mixture of the drilling fluid and cement slurry flocculated and difficult to displace from the annular spaces. To solve this problem, an oil wash additive BCS-130L was developed based on the types, functioning principles and HLB levels of surfactants. A high efficiency oil wash spacer was developed using BCS-130L, which is suitable for use in Changning. This spacer, with its density ranging between 1.5 g/cm³ and 2.4 g/cm³, can work normally at temperatures between 70 ℃ and 180 ℃; it cleans the oil based drilling fluids held up on the surface of the annular spaces and reverses the wettability of the surfaces. The spacer has good rheology and stability and is compatible with the drilling fluid and the cement slurry in use, it has satisfied the requirements of shale gas well cementing in Changning oilfield.
- Shale gas well /
- Spacer /
- Wettability reverse /
- Wash efficiency /
- Compatibility

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图 1 洗油隔离液对现场不同密度油基钻井液的润湿反转曲线（90 ℃）

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图 2 洗油前置液冲洗效果

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图 3 混浆的稠化时间曲线

注：混浆配比为水泥浆∶钻井液∶隔离液=7∶1∶2，稠化时间为282 min

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表 1 洗油冲洗剂的性能测试

冲洗剂	界面张力/ mN·m⁻¹	电导率/ S·m⁻¹	冲洗剂	界面张力/ mN·m⁻¹	电导率/ S·m⁻¹
a	5.26	0.26	e	6.23	0.25
b	0.13	0.65	f	1.44	0.95
c	0.93	0.72	g	14.73	0.49
d	12.57	0.35	自来水	36.30	0

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表 2 温度对洗油隔离液流变参数的影响

T/℃	φ₆₀₀	φ₃₀₀	φ₂₀₀	φ₁₀₀	φ₆	φ₃	PV/mPa·s	YP/Pa
70	97	63	46	30	9	7	34	14.5
90	95	62	48	31	9	7	33	14.5
120	94	62	47	30	8	7	32	15.0
160	93	61	46	32	8	6	32	14.0
180	90	59	45	31	7	6	31	14.0

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表 3 洗油隔离液的沉降稳定性（2.1 g/cm³）

T/ ℃	ρ_上/ g·cm⁻³	ρ_下/ g·cm⁻³	△ρ/ g·cm⁻³
70	2.095	2.105	0.010
90	2.100	2.110	0.010
120	2.100	2.115	0.015
160	2.090	2.110	0.020
180	2.090	2.110	0.020

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表 4 洗油隔离液的润湿效果（90 ℃）

BCS-130L/ %	含有不同加量（%）洗油隔离液的混浆电导率/ S·m⁻¹
BCS-130L/ %	0	33	43	50	56	60	64	67	70
30	0.05	0.06	0.80	0.90	1.00
20	0.05	0.05	0.42	0.72	0.89	0.92	1.00
12	0.05	0.05	0.32	0.33	0.35	0.60	0.83	0.89	1.00

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表 5 BCS-130L对洗油隔离液冲洗效果影响（90 ℃）

BCS-130L/%	冲洗时间/min	冲洗效果
12	5	外筒冲洗干净
10	5	外筒冲洗干净
8	5	外筒冲洗干净
6	5	外筒冲洗部分干净
注：油基钻井液密度为2.05 g/cm³；冲洗效果评价：①外筒无油基钻井液残留时外筒冲洗干净；②外筒油基钻井液残留小于50%时外筒冲洗部分干净；③外筒油基钻井液残留大于等于50%时外筒冲洗不干净

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表 6 洗油隔离液与钻井液、水泥浆混浆流动度实验

水泥浆/ %	钻井液/ %	隔离液/ %	常温流动度/ cm	90 ℃流动度/ cm
	100		23	25.0
100			21	22.0
		100	24	26.0
50	50		23	11.0
70	30		22	14.0
30	70		21	17.0
33.30	33.30	33.30	24	19.5
70	20	10	19	19.5
5		95	24	26.0
95		5	22	23.0

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表 7 现场油基钻井液混浆相容性评价（90 ℃×45 MPa×45 min）

水泥浆/%	钻井液/%	隔离液/%	t_稠化/min
100			222
30	30	30	312
70	10	20	282
注：水泥浆配方为100 g嘉华G级水泥+2.1 gBCF-200S+ 0.3 gCF-40S+47 g铁矿粉+0.2 gBXR-200L+52 g水

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参考文献(6)

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