固井隔离液的选择方法技术

本发明专利技术一种固井隔离液的选择方法，该方法先测定破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力，计算得到破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力在裸眼封固段长相应的压力，再计算剪切速率和对应的剪切应力绘制数据曲线来判断流变模式，之后计算隔离液在不同排量对应的压力，再通过固井设计软件计算该排量下作业过程中的ECD，若ECD值不超过破裂压力值或漏失压力值下可以使用该隔离液，否则若超过破裂压力值或漏失压力值，选择另一种隔离液再次从步骤c计算直至满足作业要求。本发明专利技术涵盖了井筒压力，考虑了施工作业安全，规避了目前固井隔离液设计仅从功能性开发入手，而与固井施工作业关联性不紧密的弊端。

Selection method of cementing isolation fluid

The method first measures the shear stress required for destroying and displacing the drilling fluid and the virtual mud cake, calculates the pressure of the shear stress required for destroying and displacing the drilling fluid and the virtual mud cake on the length of the open hole sealing section, then calculates the shear rate and the corresponding shear stress plot data curve to determine the rheological mode, and then calculates whether the isolation fluid is For the pressure corresponding to the same displacement, calculate the ECD during the operation under the displacement through the cementing design software. If the ECD value does not exceed the fracture pressure value or the leakage pressure value, the isolation fluid can be used. Otherwise, if it exceeds the fracture pressure value or the leakage pressure value, select another isolation fluid to calculate again from step C until the operation requirements are met. The invention covers wellbore pressure, considers the safety of construction operation, and avoids the malpractice that the current design of cementing isolation fluid only starts from the functional development and is not closely related to the cementing construction operation.

【技术实现步骤摘要】
固井隔离液的选择方法
本专利技术涉及油气田勘探开发领域，具体地指一种固井隔离液的选择方法。
技术介绍
油气井固井工程中，因为受到井壁及套管间残存的絮凝状钻井液及松散泥饼的影响，导致固井过程中会出现水泥浆流体的流变性变差、顶替效率降低以及两界面胶结质量变差等问题。在固井作业中，常于钻井液和水泥浆之间注入一段工作液以破坏钻井液的絮凝结构提高对钻井液的顶替效率并防止钻井液和水泥浆接触污染产生絮凝沉淀，改善两界面水泥石的胶结质量达到较好的固井效果，该工作液称为固井隔离液。固井隔离液两个核心：(1)对井壁及套管上的松软泥饼进行冲刷。(2)隔离钻井液和水泥浆，防止两者接触污染产生絮凝沉淀。国外对于隔离液研究起步较早，大约在70年代初期开始并且发展迅速。我国80年代开始有隔离液体系陆续。隔离液的应用改变了以往用清水冲洗易引起地层伤害的境况，大幅度提高了固井的质量和油气井的寿命，同时实现了油气储层的保护和原油产能的稳步提升。但是目前国内报道的分散型、乳化型、抗高温型、抗盐型、无固相清洁型等各类隔离液开发及其制备方法均从相容性和流变性等方面开展研究，如公开号为CN106221683A的中国专利技术专利公开了一种水基钻井液用固井隔离液的制备方法、公开号为CN104962260A的中国专利技术专利公开了一种固井用高温隔离液悬浮稳定剂及其制备方法与应用，公开号为CN104962259A的中国专利技术专利公开了一种油基泥浆固井用双效隔离液及其制备方法、公开号为CN103756653A的中国专利技术专利公开了一种无固相抗盐清洁型固井隔离液及其制备方法，上述这些专利并没有从固井作业中破坏钻井液的絮凝结构和驱替钻井液虚泥饼角度来优选固井隔离液。
技术实现思路
本专利技术针对目前隔离液开发与实际应用未能有效结合的问题，提供了一种固井隔离液的选择方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种固井隔离液的选择方法，包括以下步骤：a.测定破坏钻井液的絮凝结构后驱替钻井液虚泥饼需要的剪切应力τ值；b.根据公式(1)计算得到驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力P；P＝4000×L×τ/De(1)；其中，P为代表驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力，MPaL为裸眼封固段长，m；De为裸眼平均井径与封固套管外径之差，mm；τ为破坏裸眼封固段虚泥饼所需剪切应力，Pa；c.选取待分析的隔离液；并通过API标准粘度计仪器测定该隔离液在不同转速下对应读数θi；d.根据公式(2)和(3)计算隔离液在不同转速条件下对应的剪切速率γi和剪切应力τi；γi＝1.7023Ni(2)；其中，γi为该隔离液在不同转速下的剪切速率，S-1；Ni为API标准粘度计的不同转速，r/min；τi＝0.51θi(3)；其中，τi为该隔离液在不同读数下的剪切应力，Pa；θi为该隔离液在不同转速条件下粘度计读数，无量纲；e.将不同转速下对应的剪切速率γi和剪切应力τi列表，在线性坐标图或双对数坐标图上绘制数据曲线，通过数据曲线的形状趋势来判断该隔离液流变模式；其中，线性坐标图或双对数坐标图中，γi在纵坐标，τi在横坐标；f.根据该隔离液的流变模式确定范宁摩擦因子f，根据公式(4)(5)来计算该隔离液在不同的环空排量Qi对应的环空压力Pi，并将环空排量Qi和压力Pi列表；其中νi代表不同环空排量下流体在环空流动速度，m/s；Qi为不同的环空排量，m3/min；DH为裸眼平均井径，m；DC为套管外径，m；Pi为不同的环空排量下相应的环空压力，MPa；ρ为隔离液密度,g/cm3；f为范宁摩擦因子，无量纲；L为裸眼封固段长度，m；g.将公式(1)计算得出P与公式(5)计算得出Pi匹配，选取两数值接近时该环空压力Pi对应环空排量Qi；h.将选出的环空排量Qi输入SWPI固井设计软件中获得固井过程中循环当量密度ECD，将循环当量密度ECD与裸眼破裂压力值或漏失压力值进行比较：若ECD值不超过裸眼破裂压力值或漏失压力值时，该隔离液满足现场安全作业；若ECD值超过裸眼破裂压力值或漏失压力值，选择另一种或多种隔离液再次从步骤c计算，直至选取得到满足ECD值不超过裸眼破裂压力值或漏失压力值的要求隔离液。进一步地，所述步骤c中，不同转速分别为600r/min，300r/min，200r/min，100r/min，6r/min，3r/min。再进一步地，所述步骤e中，该隔离液流变模式判断方法如下：若在双对数坐标图上，数据曲线呈直线趋势时，判定该隔离液的流变模式为幂率模式；或者，若在线性坐标图上，数据曲线呈直线趋势时，判定该隔离液的流变模式为宾汉模式。本专利技术的有益效果在于：本专利技术从破坏钻井液的絮凝结构和驱替钻井液虚泥饼角度来优选固井隔离液，先测定破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力，之后根据公式(1)计算得到破坏和驱替钻井液及虚泥饼所需的剪切应力在裸眼封固段长相应的压力，再测定所用隔离液的六速，之后根据公式(2)(3)计算剪切速率和对应的剪切应力绘制数据曲线来判断流变模式，之后根据公式(4)(5)来计算隔离液在不同排量对应的压力，之后，与公式(1)计算的压力进行对比，找出两个压力接近情况下对应的排量，再通过固井设计软件计算该排量下作业过程中的ECD，若ECD值不超过破裂压力值或漏失压力值下可以使用该隔离液，否则若超过破裂压力值或漏失压力值，选择另一种隔离液再次从步骤c计算直至满足作业要求。本专利技术涵盖了井筒压力，考虑了施工作业安全，规避了目前固井隔离液设计仅从功能性开发入手，而与固井施工作业关联性不紧密的弊端。具体实施方式为了更好地解释本专利技术，以下结合具体实施例进一步阐明本专利技术的主要内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于以下实施例。某口井9-5/8"套管下深3050m，完钻井深3970m，井底破裂压力系数1.8，泥浆密度1.40g/cm3，裸眼平均井径203.2mm，封固生产套管下深3965m，1.92g/cm3水泥浆返至上层套管150m。利用下述方法选择该井用固井隔离液，包括以下步骤：a.测定某井破坏钻井液的絮凝结构后驱替钻井液虚泥饼需要的剪切应力τ值24Pa；b.根据公式(1)计算得到驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力P；P＝4000×L×τ/De(1)；其中，P为代表驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力，MPaL为裸眼封固段长，m；De为裸眼平均井径与封固套管外径之差，mm；τ为破坏裸眼封固段虚泥饼所需剪切应力，Pa；c.选取两种隔离液；并通过API标准粘度计仪器分别测定两种隔离液在不同转速下对应读数θi；d.根据公式(2)和(3)分别计算两种隔离液在不同转速条件下对应的剪切速率γi和剪切应力τi；γi＝1.7023Ni(2)；其中，γi为该隔离液在不同转速下的剪切速率，S-1；Ni为API标准粘度计的不同转速，r/min；τi＝0.51θi(3)；其中，τi为该隔离液在不同读数下的剪切应力，Pa；θi为该隔离液在不同转速条件下粘度计读数，无量纲；e.将不同转速下对应的剪切速率γi和剪切应力τi列表，在线性坐标图或双对数坐标图上绘制数据曲线，通过数据曲线的形状趋势来判断该隔离液流变模式；两个数据曲线呈直线趋势判定为幂率模式；其中，线性坐标图或双对数坐标图中，γi在纵坐标，τi在横坐标；f.根据该隔离液的流变模式确定范宁摩擦因子f，根据公式(4)(5)来计算该隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固井隔离液的选择方法，其特征在于：包括以下步骤：a.测定破坏钻井液的絮凝结构后驱替钻井液虚泥饼需要的剪切应力τ值；b.根据公式(1)计算得到驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力P；P＝4000×L×τ/De     (1)；其中，P为代表驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力，MPaL为裸眼封固段长，m；De为裸眼平均井径与封固套管外径之差，mm；τ为破坏裸眼封固段虚泥饼所需剪切应力，Pa；c.选取待分析的隔离液；并通过API标准粘度计仪器测定该隔离液在不同转速下对应读数θi；d.根据公式(2)和(3)计算隔离液在不同转速条件下对应的剪切速率γi和剪切应力τi；γi＝1.7023Ni     (2)；其中，γi为该隔离液在不同转速下的剪切速率，S

【技术特征摘要】
1.一种固井隔离液的选择方法，其特征在于：包括以下步骤：a.测定破坏钻井液的絮凝结构后驱替钻井液虚泥饼需要的剪切应力τ值；b.根据公式(1)计算得到驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力P；P＝4000×L×τ/De(1)；其中，P为代表驱替裸眼封固段虚泥饼所需压力，MPaL为裸眼封固段长，m；De为裸眼平均井径与封固套管外径之差，mm；τ为破坏裸眼封固段虚泥饼所需剪切应力，Pa；c.选取待分析的隔离液；并通过API标准粘度计仪器测定该隔离液在不同转速下对应读数θi；d.根据公式(2)和(3)计算隔离液在不同转速条件下对应的剪切速率γi和剪切应力τi；γi＝1.7023Ni(2)；其中，γi为该隔离液在不同转速下的剪切速率，S-1；Ni为API标准粘度计的不同转速，r/min；τi＝0.51θi(3)；其中，τi为该隔离液在不同读数下的剪切应力，Pa；θi为该隔离液在不同转速条件下粘度计读数，无量纲；e.将不同转速下对应的剪切速率γi和剪切应力τi列表，在线性坐标图或双对数坐标图上绘制数据曲线，通过数据曲线的形状趋势来判断该隔离液流变模式；其中，线性坐标图或双对数坐标图中，γi在纵坐标，τi在横坐标；f.根据该隔离液的流变模式确定范宁摩擦因子f，根据公式(4)(5)来计算该隔离液在不同的环空排量Qi对应的环空压力Pi，并将环空排量Qi和压力Pi列表；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫振峰，张艳，郑力会，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42