LXX型冲洗液的室内研究＊

2014-10-16雷鑫宇李文涛张直建陈大钧

石油与天然气化工 2014年2期

李芹雷鑫宇李文涛张直建陈大钧

（1．西南石油大学化学化工学院

2．中国石油长城钻探工程公司）

在油气井固井过程中，第二界面封固质量是固井作业中重要的评价指标，也与后期油气井生产效益密切相关。冲洗液主要通过物理冲刷和化学改变界面性质的方式来清除井壁的泥饼和油污，从而改善井壁界面性质，提高第一、二界面的胶结强度。泥饼冲洗是目前固井技术中的重要环节，如果忽视泥饼的清除问题，那将会对油气井的封固质量，特别是界面胶结强度造成严重的影响，增大了油气井层间水气窜的风险［1－5］。

目前，冲洗液的相关研究进展迅速。在国内具有代表性的冲洗液主要有：大庆油田研制的Dsf冲洗液，中原油田研制的SNC隔离液。在国外，美国道威尔公司的CW系列冲洗液和哈利伯顿公司研制的通用隔离液应用广泛。但是目前冲洗液仍然存在一些问题。例如冲洗滤饼效率不高，拌浆困难，界面胶结强度有待提高。

本试验主要研究了冲洗液中加入不同活性材料后的性能。实验表明，LXX型冲洗液对泥饼的冲洗效率高，且具有“楔合效应”，能够明显改善井壁的界面性质，提高水泥环胶结强度。

1 实验部分

1．1 实验药品与仪器

实验药品：膨润土、重晶石、磺酸盐类阴离子表面活性剂、聚氧乙烯类非离子表面活性剂、G级水泥、分散剂SXY、降失水剂SZ1－2、悬浮剂 H－1、明矾、活性材料（磁铁矿CTK－1、矿渣 KZ－1、活性二氧化硅S－1）等。

实验仪器：API水泥实验全套装置（沈阳石油仪器研究所有限责任公司），ZNND－79六速旋转黏度计（青岛德顺电子机械有限公司），NanoScopeⅢa原子力显微镜（美国Digital Instr u ment公司），Quanta 450型扫描电镜（美国FEI公司）等。

1．2 LXX型冲洗液配方设计

冲洗液体系的设计思路如下：

（1）体系呈弱酸性，低渗油藏属于碳酸盐岩储层或者地层中富含碳酸盐矿物的地质构造，利用这些地层中的矿物使滤饼易于剥离，非常有利于提高冲洗液的冲洗效率；同时弱酸与地层接触反应后，井壁粗糙程度增加有利于水泥浆附着，进而有利于胶结强度的提高。

（2）含刚性微粒，具有较强的物理冲刷作用。

（3）复配表面活性剂可起到快速渗透、润湿反转的作用，从而迅速浸湿泥饼，加速泥饼脱落。

（4）含活性材料的冲洗液冲刷滤饼后，可在胶结面附着大量活性微粒，预留“活性楔子”，在后期注水泥时可提高界面胶结强度。

按照此思路，经大量室内实验，得到基础配方如下：

LXX冲洗液基础配方：水＋w（H－1）0．25%＋w（微硅）2%＋w（硼酸）5%＋w（复配表面活性剂）1．5%＋w（活性材料）3%。

1．3 LXX冲洗液性能研究

1．3．1 冲洗液冲洗效率

根据基础配方，使用不同的活性颗粒材料，在常温、1 400 r／min条件下，冲洗10 min后，测定其对低固相滤饼的冲洗效率［6－7］。

表1 使用不同活性颗粒材料冲洗液的冲洗效率Table 1 Flushing efficiency of using different active particle materials

从表1可知，使用CTK－1的冲洗液冲洗效率为90%。CTK－1物理冲刷作用强，但其悬浮性能较差；含S－1的冲洗液，也具有较强的物理冲刷作用，冲洗液悬浮性能良好，冲洗效率为84%；使用KZ－1，冲洗液悬浮性能最好，但其冲洗效率仅为80%。

1．3．2 界面胶结强度

利用界面胶结强度实验评价装置，模拟井壁上附着钻井液滤饼后放入冲洗液中，在1 400 r／min转速下冲洗10 min，然后放置到装置中，在环空中注入水泥浆，放入90℃水浴中养护一定时间后，在压力机上测试其胶结强度。

表2 界面胶结强度Table 2 Interface cementing strength

从表2可知，该冲洗液能有效地提高水泥石界面胶结强度。使用活性材料KZ－1的冲洗液，活性材料的活化度高，很容易吸附到壁面上，其胶结强度最高，但是使用过程中会产生H2S，存在安全隐患；使用S－1，活性微粒也较容易被吸附，胶结强度较高；使用CTK－1，由于其吸附作用很弱，没有明显地提高水泥石界面胶结强度。