王婷

【摘  要】油基钻井液具有优良的抑制性及抗温性等优点，近年来在复杂深井和页岩气井中得到了大量应用?由于油基钻井液与固井水泥浆间存在相容性问题，因此为固井工程带来诸多难题?为促进油基钻井液的应用，提高固井质量，在总结国内外研究现状基础上，分析指出油基钻井液钻井的固井难点并针对上述难点，提出应加强高效前置液体系?前置液性能评价方法等形成适用于油基钻井液钻井的配套固井技术?

【关键词】油基钻井液;固井技术;前置液;技术对策

由于油基钻井液是亲油性工作液体系，而固井水泥浆是亲水性工作液体系，二者间不具有相容性，这为固井工程带来诸多难题?塔里木油田的现场实验表明油基钻井液对固井的影响主要是：增加水泥浆稠度并降低水泥浆流动度，影响顶替效率;缩短水泥浆稠化时间，影响作业安全;大幅降低水泥石抗压强度，当油基钻井液与水泥浆掺混比例较大时，水泥石呈蜂窝状，抗压强度极低?因此，必须对油基钻井液钻井的固井技术进行难点分析，提出相应对策，形成配套固井技术，促进油基钻井液的应用并保证固井质量?

1油基钻井液现场优点

1.1油基钻井液性能稳定，井眼清洁

油基钻井液流型稳定，动切力较高，施工期间无增稠现象，HTHP失水低，泥饼薄质量好，乳化稳定性好，解决了水基施工流型难以控制的难题?岩屑能够及时返出井口，井眼清洁，起下钻更顺畅，划眼?阻卡现象明显减少?

1.2油基钻井液抑制性强，井壁稳定性好

在二开?四开中的难点地层，表现出了良好的抑制性，C-300cont井地层的油基岩屑清水浸泡5min之后呈高度水化分散状态?实际油基岩屑规则，有清晰的切削面，岩屑粒径最大能达到3cm×1cm×0.3cm?

2油基钻井液钻井的固井难点

2.1井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除

使用油基钻井液会造成井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除，从而降低水泥环的胶结质量?原因在于：①油基钻井液黏度高，附着力强;②油包水钻井液在静置或低剪切速率小，会形成高弹性类胶凝结构;③在油基钻井液体系特别是油包水乳化钻井液中，乳化剂和润湿剂的使用往往使井壁岩石表面变为亲油，水泥环难以与第二界面形成良好胶结;④国内外对水基钻井液滤饼的形成?破坏?整体固化机理进行了广泛研究，但对油基钻井液滤饼的形成机理?置换机理研究很少，认识不足，因此难以形成有效的针对性措施?

2.2缺乏针对油基钻井液的固井评价

在固井中，冲洗液和隔离液的主要作用是界面冲洗和界面改性?评价界面改性主要是根据润湿角判断，而润湿角判断难以准确模拟井下情况;评价界面冲洗主要是采用六速旋转黏度计法?摇瓶法?滤饼称重法和小型模拟装置等方法，还未形成业界公认方法?油基钻井液与水泥浆掺混对水泥石强度影响较大，固井前应对水泥浆/钻井液混合流体进行抗压强度试验?目前，水泥浆/钻井液和水泥浆/钻井液/隔离液混合流体的推荐混合比例等还未形成共识?

2.3钻井液与水泥浆接触污染严重

钻井液与水泥浆接触污染严重的原因在于：①固井前置液中往往会加入多种表面活性剂，这些表面活性剂与油基钻井液混合后会破坏钻井液乳液的稳定性;②水泥浆为碱性液体，与油基钻井液混合后会破坏钻井液稳定性;③油基钻井液的分散相多为CaCl2溶液，CaCl2对水泥浆有促凝作用?由于上述原因，水泥浆与油基钻井液掺混后常发生絮凝呈“豆腐脑”状，凝固后水泥石呈蜂窝状，抗压强度极低，这不仅降低固井质量，还可能影响固井安全?

2.4水泥浆设计问题

①水泥浆析出的自由水在井眼高边积聚易形成通道，造成窜槽?②由于重力作用，水泥浆凝固时易发生沉降，造成水平段井眼上侧的水泥石强度低，渗透率高?③目的层为低孔低渗的页岩储层，固井施工结束后需要采取大型体积压裂增产措施，对固井一?二界面胶结质量提出了较高的要求，在满足生产井段水泥浆胶结质量良好的前提下，要求水泥石具有高强的弹韧性和耐久性?

3油基钻井液钻井的固井技术对策

3.1使用高效前置液

国内外现场应用情况表明，使用针对油基钻井液的优质前置液体系对解决流体接触污染和提高界面胶结质量有一定效果?在油基钻井液和水泥浆间泵入一段高效冲洗液和隔离液，可有效驱替井筒内的油基钻井液，清洗附着在井壁和套管壁上的油基钻井液及滤饼，并将经油基钻井液长期作用后形成的亲油性的井壁和套管壁表面润湿反转形成亲水性表面，从而能使套管和水泥环?水泥环与井壁之间形成良好的胶结?

贝克休斯公司研究了一种利用纳米或微米乳液清洗井筒中油基或合成基钻井液的隔离液体系?该隔离液体系由两段隔离液组成：第一段隔离液为加重隔离液，由加重剂?表面活性剂?水或盐水?非极性相?增黏剂组成?第二段隔离液由表面活性剂?水或盐水?极性相组成?当这两段隔离液与井内残留的油基或合成基钻井液接触时，能将大部分的油基或合成基钻井液包裹在隔离液中带出，并能将界面由油湿状态转变为水湿状态?斯伦贝谢公司研究了一种针对油基钻井液用化学冲洗液的表面活性剂组成?该专利选用碳分子数为6～10的线性或支链型烷基多糖苷作为主表面活性剂，选用异丙基豆蔻酸或菜子油甲基酯作为助溶剂或助表面活性剂，助表面活性剂的加入比例为1∶3到3∶1?该表面活性剂体系的加量为用水量的1%～10%?大庆石油管理局钻井研究院徐明?杨智光等人申请的专利“油基泥浆冲洗液及其制备方法”选用一定量的氢氧化钠和乙二胺四乙酸在清水中均匀搅拌，使之充分溶解再加入油酸搅拌20～30min，然后再加十二烷基硫酸钠和烷基脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌，最后再加入有機硅消泡剂?该冲洗液与钻井液的相容性好，可以降低钻井液的黏度和切力，提高对钻井液的顶替效率?中海石油技术服务公司李银素?张菊芬等人申请的专利“油基泥浆固井液冲洗液”中，主剂选用一种基础油和两种不同分子量的表面活剂，同时还可包括一种烷基酚的聚氧乙烯醚作为水润湿剂?该冲洗液对油基钻井液和滤饼有较好的冲洗能力?同时对油基钻井液有显著稀释降黏作用?

3.2建立针对油基钻井液的固井评价方法

目前国内外用于评价冲洗液对油基钻井液作用效果的方法，主要有以下几类评价方法：一是界面冲洗效率评价，常用的方法包括六速旋转黏度计法?摇瓶法?滤饼称重法和小型模拟装置;二是胶结强度评价，界面胶结强度多测定的是剪切胶结强度，并且模拟水泥环和套管壁的胶结情况，采用压出法原理进行测定;四是相容性评价，根据API标准规定，测试流变性相容实验?API稠化时间和抗压强度相容性实验?

3.3加强油基钻井液驱替与置换机理研究

①乳化增溶作用?表面活性剂的亲油基团吸附于油基钻井液的油相上，而亲水基伸向水相，降低了界面张力，并能防止分散在前置液中的油基钻井液再次聚集而损害套管壁和井壁?②渗透作用?表面活性剂具有较强的表面活性，对界面上的油膜产生很强的渗透力，在紊流接触时间内冲刷油基钻井液滤饼表面并不断向内渗透，使滤饼变得疏松和易于剥离并被携带出?③润湿反转作用?表面活性剂与油基钻井液的主乳化剂分子的非极性基团结合能产生破乳作用?同时表面活性剂与井壁和套管壁上的油膜结合后，亲水基团就能使其从油润湿变为水润湿?

4结论

综上所述，由于油基钻井液与固井水泥浆之间相容性差，为固井工程带来了诸多难题，包括井壁和套管清洗困难?滤饼难以清除等问题，国内应以加强提高钻井液顶替效率为前提，在理论研究?选取材料的基础上，不断完备评价方法，研究形成适合国内油基钻井液固井的高效前置液体系?

参考文献：

[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M]，北京：石油大学出版社，2001.