一種固井用前置液或后置液的沉降穩(wěn)定性測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固井流體沉降穩(wěn)定性檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種固井用前置液或后 置液的沉降穩(wěn)定性測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在固井、完井施工過程中，固井前、后置液的沉降穩(wěn)定性直接影響到固井質(zhì)量的優(yōu) 劣；如果固井前、后置液漿體不穩(wěn)定，會導(dǎo)致固井施工無法正常實施，嚴(yán)重時會導(dǎo)致固井失 敗。
[0003] 目前，針對水泥漿沉降穩(wěn)定性測量較多，根據(jù)GB/T19139-2012要求，需要待水泥 漿凝固后進(jìn)行測量，然而固井用前置液或后置液是一種不凝固液體，無法使用或參照標(biāo)準(zhǔn) GB/T19139-2012中的方法進(jìn)行沉降穩(wěn)定性測量?，F(xiàn)有的評價前置液或后置液沉降穩(wěn)定性的 裝置通常為量筒、一次性的PVC管、廢舊日光燈燈管、玻璃管等器皿，對于固井前、后置液一 般采用在量筒中靜止一定時間后，采用吸管等移液工具進(jìn)行輔助測量，但粘度較大時無法 實現(xiàn)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低；對于能夠凝固的流體（如水泥漿等），待其凝固后，采用將器皿打碎后 取內(nèi)部固體，分段測量的方法，測量方法繁瑣，存在安全隱患，并且浪費較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種測量不同密度、不同靜止時間的固井前、后置液沉降 穩(wěn)定性以為固井工程提供可靠的數(shù)據(jù)，降低由于固井前置液或后置液不穩(wěn)定帶來的施工安 全風(fēng)險的一種固井用前置液或后置液的沉降穩(wěn)定性測量方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0006] 該固井用前置液或后置液的沉降穩(wěn)定性測量方法所使用的固井用前置液或后置 液沉降穩(wěn)定性測量裝置一種固井用前置液或后置液沉降穩(wěn)定性測量裝置，包括采用不銹鋼 材料制備的模擬井筒本體、頂蓋、底蓋、和堵塞。
[0007] 所述頂蓋和所述底蓋分別蓋裝在所述模擬井筒本體的上端和下端；優(yōu)選地，所述 模擬井筒本體外壁上形成有至少一個環(huán)形扳手凹槽；優(yōu)選地，所述頂蓋和所述底蓋分別通 過螺紋連接可拆裝的蓋裝并固定在所述模擬井筒本體的上端和下端，配合井筒本體外壁上 形成的環(huán)形扳手凹槽方便該裝置的組裝和拆卸清洗。
[0008] 沿所述模擬井筒本體圓周方向形成有多個螺旋排布的放液閘門，所述放液閘門用 于依次從上到下開啟放液閘門分別進(jìn)行取樣，所述堵塞與所述模擬井筒本體的內(nèi)徑相適 應(yīng)，所述堵塞設(shè)置在所述模擬井筒本體內(nèi)并置于所述底蓋上且所述堵塞的上表面水平線與 設(shè)置在最下方的所述放液閘門的底端水平切線齊平，即設(shè)置在最下方的所述放液閘門的底 端水平切線剛好與所述堵塞的上表面處在同一平面上，防止流體下沉到下部，影響測量數(shù) 據(jù)準(zhǔn)確度。
[0009] 在所述頂蓋上形成有通氣孔，當(dāng)前置液或后置液粘度較高不足以依靠自重從放液 閘門排除時，可以將所述通氣孔連接手動打氣栗，緩慢打氣使流體流出。
[0010] 優(yōu)選地，所述相鄰所述放液閘門之間的垂直距離為90~110mm。
[0011] 優(yōu)選地，所述堵塞上側(cè)壁上套裝有密封圈，使其與所述模擬井筒本體的內(nèi)壁配合 形成密封。
[0012] 所述模擬井筒本體的尺寸與實際作業(yè)中的井筒尺寸相適應(yīng)，相對于實際作業(yè)中的 井筒呈一定比例縮小，其中，所述模擬井筒本體可以為一個，也可以根據(jù)測量需要增加筒體 長度和測量取樣放液閘門個數(shù)，即根據(jù)需要將多個模擬井筒可以組合為一長井筒，相鄰井 筒之間通過螺紋連接固定。
[0013] 通過該固井用前置液或后置液沉降穩(wěn)定性測量裝置實現(xiàn)的前置液或后置液沉降 穩(wěn)定性測量方法，其包括如下步驟：
[0014] S1、配置固井前置液或后置液并測定所述前置液或后置液的密度，在進(jìn)行測試前 對所述固井前置液或后置液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0015] S2、組裝沉降穩(wěn)定性測量裝置，并確保所有放液閘門處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0016] S3、將經(jīng)養(yǎng)護(hù)好的所述前置液或后置液緩慢倒入沉降穩(wěn)定性測量裝置中并用玻璃 棒攪拌趕出氣泡，將所述頂蓋安裝并固定在所述模擬井筒本體上；
[0017] S4、將所述前置液或后置液在沉降穩(wěn)定性測量裝置中靜置一段時間，使所述前置 液或后置液發(fā)生自然沉降，沉降結(jié)束后自上而下依次打開放液閘門對經(jīng)沉降后的所述前置 液或后置液自上而下封層逐個采樣，并通過密度計測量自上而下每層固井用前置液或后置 液的液體密度，記錄靜置時間及靜置時間對應(yīng)的各層的前置液或后置液的密度值；
[0018] 對于粘度較高的固井前置液或后置液，則通過在測量裝置頂蓋的通氣孔與加壓裝 置連接對井筒內(nèi)進(jìn)行緩慢加壓，使經(jīng)沉降后的所述前置液或后置液通過放液閘門流出進(jìn)行 取樣；
[0019] S5、數(shù)據(jù)處理：將相同測試條件下的同一前置液或后置液在不同靜置時間下經(jīng)沉 降得到的各層液體密度分別與發(fā)生沉降前的前置液或后置液的液體密度進(jìn)行比較，計算密 度差，判斷是否滿足作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0020] 根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)繪制出相應(yīng)沉降趨勢圖，得出不同沉降時間下各個測量層的沉 降穩(wěn)定性變化趨勢。
[0021] 計算公式：Λ p = Pi-P
[0022] 其中，Λ ρ:各段沉降密度差（g/cm3);
[0023] P1:每段沉降后密度（g/cm3);
[0024] P:沉降前測量密度（g/cm3)。
[0025] 通過所測數(shù)據(jù)以及沉降趨勢圖，將兩個已測靜置時間作為端值，利用拉格朗日中 值定理計算在相同條件下，兩個靜置時間區(qū)間之間的各具體靜置時間對應(yīng)的經(jīng)沉降后的液 體密度及密度差值，并繪出相應(yīng)曲線。
[0026] 所述步驟S3中對固井用前置液或后置液的養(yǎng)護(hù)是指將經(jīng)步驟1)配置好的所述前 置液或后置液在一定溫度下攪拌一段時間，所述溫度與所述前置液或后置液的作業(yè)井內(nèi) 的井下溫度一致。
[0027] 當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度高于90°C時，所述前置液或后置液在高溫高壓稠化儀中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后冷 卻至90°C后進(jìn)行下一步試驗，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度低于90°C時，所述前置液或后置液在常壓稠化儀 中進(jìn)行。
[0028] 所述步驟S3中的攪拌時間為30min±30s (參照GB/T19139-2012中水泥漿制備 7. 4. 2中的攪拌時間）。
[0029] 步驟S4中，靜置時間可根據(jù)現(xiàn)場施工需求最長靜置時間調(diào)整，測量數(shù)據(jù)以滿足現(xiàn) 場工程及安全要求為準(zhǔn)。
[0030] 所述液體密度采用泥漿比重計進(jìn)行測量。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，該固井用前置液或后置液的沉降穩(wěn)定性測量方法通過該固井用 前置液或后置液沉降穩(wěn)定性測量裝置實現(xiàn)對不同密度、不同靜止時間的固井前置液或后置 液沉降穩(wěn)定性進(jìn)行測試，有效模擬不同性質(zhì)、不同密度、不同靜置時間的固井用前置液或后 置液漿體在井下沉降穩(wěn)定性的測量，其采用的裝置結(jié)構(gòu)簡單，方便拆卸和清洗并可重復(fù)使 用，操作方便快捷降低施工成本，同時測量與評價體系更接近工程實際；對比性強(qiáng)、操作簡 便、適用范圍廣，不僅能夠測量并預(yù)測單組沉降穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)不同靜置時間繪制 沉降穩(wěn)定性趨勢圖，為固井施工提供可靠環(huán)空傳壓數(shù)據(jù)的判斷依據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景； 該方法安全可靠，依靠流體自重或手動打氣筒即可完成，對周圍其作業(yè)沒有影響。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明的固井用前置液或后置液沉降穩(wěn)定性測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2是圖1的A-A剖視圖；
[0034] 圖3是實施例2的加重隔離液靜置2h后的沉降趨勢圖；
[0035] 圖4是實施例2的加重隔離液靜置12h后的沉降趨勢圖；
[0036] 圖5是實施例2的加重隔離液靜置4h后的沉降趨勢圖；
[0037] 圖6是實施例2的加重隔離液靜置6h后的沉降趨勢圖；
[0038] 圖7是實施例2的加重隔離液靜置8h后的沉降趨勢圖；
[0039] 圖8是實施例2中數(shù)據(jù)根據(jù)拉格朗日中值定理繪制的圖像。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將 此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況 下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。
[0041] 實施例1
[0042] 如圖1~2所示，一種固井用前置液或后置液沉降穩(wěn)定性測量裝置包括模擬井 筒本體1、頂蓋3、底蓋4、和堵塞7,其中，所述模擬井筒本體1的長度為800mm，內(nèi)徑為 50. 00mm，外徑為60mm，壁厚為5. OOmm ;所述頂蓋3和所述底蓋4分別插裝在所述模擬井筒 本體1的上端和下端并通過螺紋（所述上頂蓋和所述下底蓋內(nèi)部加工的螺紋的長度均為 IOmm)可拆卸的固定連接在所述模擬井筒本體1上，且所述頂蓋3的頂端和所述底蓋4底 端均加工成六方形結(jié)構(gòu)，且該六方形結(jié)構(gòu)的外徑大于所述頂蓋3和所述底蓋4側(cè)壁處的外 徑，同時在所述模擬井筒本體1外壁上形成有兩個環(huán)形扳手凹槽6,方便頂蓋3和底蓋4的 拆卸和安裝，在所述頂蓋3中央還形成有孔徑為IOmm的通氣孔5 ;沿所述模擬井筒本體1 圓周方向形成有七個螺旋排布的放液閘門2,相鄰所述放液閘門2之間所成方位角為30°， 相鄰所述放液閘門2之間的垂直距離為100mm，所述放液閘門2包括在所述模擬井筒本體I 上形成的放液孔和安裝在所述放液孔處的閘門，所述放液孔的孔徑為50mm ;所述堵塞7與 所述模擬井筒本體1的內(nèi)徑相適應(yīng)，所述堵塞7設(shè)置在所述模擬井筒本體1內(nèi)并置于所述 底蓋4上且所述堵塞7的上表面水平線與設(shè)置在最下方的所述放液閘門2的底端水平切線 齊平；所述堵塞7側(cè)壁上套裝有密封圈，使其與所述模擬井筒本體1的內(nèi)壁配合形成密封。 [0043] 其中，該固井前、后置液的沉降穩(wěn)定性的測量裝置相鄰放液閘門之間容積滿足密 度測量裝置使用（即考慮固井前置液或后置液的掛壁現(xiàn)象）。
[0044] 實施例2
[0045] 通過實施例1的固井用前置液或后置液沉降穩(wěn)定性測量裝置對一種前置液，具體 來說是一種固井用加重隔離液沉降穩(wěn)定性測試實驗
[0046] S1、配置一種加重隔離液并測定所述加重隔離液的密度為I. 50g/cm3,在進(jìn)行測試 前將加重隔離液置于常壓稠化儀中，在27°C條件下進(jìn)行攪拌養(yǎng)護(hù)30min。進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0047] S2、組裝沉降穩(wěn)定性測量裝置，并確保