固井冲洗液评价方法探究
据调研，目前固井冲洗液的冲洗效率评价，国内外还没有形成统一的标准、方法和手段。
行业标准中的评价方法
在已作废的“SY/T 5374-2000 油气井注水泥前置液使用方法”中曾对固井用冲洗液做出以下规定。
1 性能要求
1）具有较低的基液密度，流变性接近牛顿流体；
2）具有对疏松泥饼的浸透力与悬浮力，热稳定性好；
3）降低钻井液粘度、切力，稀释性能好，具有较低的紊流临界返速，稀释与冲刷井壁、套管效果好；
4）对钻井液中油基成分具有润湿反转作用；
5）与钻井液、水泥浆有良好的相容性，不发生闪凝、增稠现象；影响水泥浆稠化时间小；
6）可适当加入惰性固体颗粒，改善冲刷效果；
7）不腐蚀套管；
8）冲洗液应选择影响水泥胶结强度较小的组分。
2 主要性能指标
1）基液密度范围：1.0～1.03g/cm3。
2）紊流临界返速：0.3～0.5m/s。
3）热稳定性：在循环温度条件下，经过10h 老化实验，性能变化不超过10%。
4）冲洗率：对钻井液的冲洗率为95%以上。
3 冲洗效果评价实验
3.1 试验步骤
1）将冲洗装置中模拟套管的圆模洗净、擦干，并称重。
2）将模拟套管的圆模浸入钻井液中10cm ，放置1min 后取出，在空气中静放1min ，然后进行称重。
3）把粘有钻井液的圆模放入盛有冲洗液的装置中，在1400r/min转速下，冲洗5min 后取出圆模，在空气中放置1min ，称重。
3.2 冲洗率计算
冲洗率按式（1）计算。
G −G
1A =G 1−G 2×100......... （1） 0
式中：A ——冲洗率，%；
G 0——原模具质量，g ；
G 1——浸与钻井液中粘附后模具总质量，g ；
G 2——冲洗液冲洗粘附后模具总质量，g 。
但是在“SYT5374.1-2006固井作业规程 第1部分：常规固井”代替“SY/T 5374-2000”时，又删去了对冲洗液的相关规定。
科技论文中的评价方法
王广雷等在“固井冲洗效率评价方法探讨”一文中总结到：目前，国内通常采用的冲洗效率评价方法主要有锥形瓶法、钻屑柱法、建立大型模拟井筒和旋转黏计法等4种。
锥形瓶法 锥形瓶法是最早使用的方法，比较原始，也相对简单。该方法的具体操作是: 把10ml 钻井液放入锥形瓶，加入一定量的冲洗液，盖上瓶塞，摇动30s ，从瓶中倒出混合物，观察冲洗情况。该方法非常简单，但有明显的缺陷，测量不准确，摇动力量的大小因人、因时而异，可重复性差，该方法只用于粗略地评价冲洗效果，现已很少使用。
钻屑柱法 称取500g 钻屑，并用钻井液包裹，装入玻璃筒内，注入一定量的冲洗液，使冲洗液流过钻屑柱，根据冲洗掉的钻井液的质量计算冲洗效率。该方法与锥形瓶法相比有很大的进步，可以计算冲洗效率，但还是不完善，试验过程也比较复杂。建立大型模拟井筒通过建立模拟井筒实现真实顶替过程，但该方法不能实际观察冲洗效果，而且试验规模很大，需要大功率的循环设备，不适合在室内评价冲洗液的性能。
旋转黏度计法 该方法是使旋转黏度计的转筒外壁沾满钻井液，杯中装满冲洗液，转速设定在200r/min，冲洗一定时间，观察冲洗效果。该方法可以直观地观测冲洗效果，但是不能定量表征冲洗效率，并且冲洗过程也与实际工况存在着较大的差距。因此，仍然不能指导现场施工。
虽然旋转黏度计法存在着很大的不足，但由于它操作简便、对比性强，因此在冲洗评价试验中被广泛应用。客观而言，旋转黏度计的测量原理中给出了转速与壁面剪切速率之间的关系， 当转速为200r/min时，壁面剪切速率为340s -1，与井下壁面剪切速率接近，这也是采用旋转黏度计评价冲洗效果的理论依据。但测量原理中并没有对外筒壁上的剪切速率加以说明，分析发现二者之间存在较大
的差距，因此用旋转黏度计外筒形成泥饼模拟冲洗效果的方式是不可取的，而且冲洗效果只能观察，不能定量计算冲洗效率。
王洪亮在“CHW 固井冲洗液研究与应用”中采用：取现场泥浆放入烧杯中静置， 把六速旋转粘度计外筒置于泥浆中，静止5min 制造泥饼，然后将外筒置于冲洗液中，用200转的转速进行冲洗实验，观察并记录冲洗干净的时间下面是不同加量下的冲洗干净的时间。
姚晓等在“YZ-2型化学冲洗液的室内研究”中采用：对比法。先将滤纸称重（W 0），然后在室温下用ZNS-3型泥浆常压失水仪制取泥浆滤饼。用清水洗去滤饼表面浮泥。将滤饼平分为两块，晾干称重（W 1）后，固定在ZNN-6型旋转粘度计的外筒上，置于冲洗液中，以6r/min的速度冲洗10min 。取出晾干称重（W 2）。按式（2）计算冲洗效率η，取二次测定的平均值作为最终实验结果。
η=[( W1- W2)/( W1- W0/2)]×100%..............（2）
大庆石油管理局钻井研究所的徐明等在“油包水钻井液耐高温冲洗液YJC-1的研究与应用” 设计如图1 示的小型模拟冲洗装置进行井下轴向冲洗模拟试验，以此评价冲洗液的冲洗性能。方法为：在实验温度下，先将钻井液注入到柱体环空到一定高度用冲洗液采用小排量（环空返速为0.3m/s）替环空中的钻井液1min ；再用大排量（环空返速为0.8m/s）替入冲洗液，冲洗2min ，然后观察环空界面所粘油浆的冲洗情况。有沉降池，可反复冲洗。
图1 模拟冲洗装置
长江大学的由福昌，许明标在“一种固井前置冲洗液冲洗效率的评价方法”中使用了一套冲洗效率装置，如图2。
图2 冲洗效率装置示意图
冲洗效率评价实验在动态模拟井筒内进行，井筒内有模拟套管和模拟井壁。首先用钻井液充满井筒并加压，钻井液向井壁失水形成滤饼。然后用冲洗液顶替钻井液，达到一定的接触时间即停止顶替。并通过公式（3）计算冲洗效率。
A =G 1
−G 2×100......... （3） 10G −G
式中：A ——冲洗率，%；
G 0——砂岩质量或套管质量，g ；
G 1——压滤饼后的砂岩质量或套管质量，g ；
G 2——冲洗后的砂岩质量或套管质量，g 。
荆州市汉科新技术研究所和长江大学的王荐等在“油基钻井液井筒清洗技术室内研究”中使用了一套清洗仪装置，如图3。
图3 清洗仪外观及组成
把模拟套管的装置（W 原）在油包水钻井液中浸泡12h ；提出，放置在烘箱
中于80℃下老化24h 后称重（W 总）；然后把装置放入清洗试验装置中，用清洗
液以一定速率（0.8～1.0m/s）清洗一定时间后再称重（W 冲）；最后按公式（4
）
计算清洗率。
η=[( W总- W冲)/( W总- W原)]×100%..............（4）
总结
在众多文献中对冲洗液评价的还有其它方法，但其核心理论都是“SY/T
5374-2000”中的冲洗前后质量差“对比法”。结合我司现有实验条件，推荐采用“旋转黏度计法”，并可通过调节转速模拟现场不同排量下冲洗液的冲洗效率（或冲洗效率达到95%以上所需的最短时间，也即模拟现场冲洗液所需的最短接触时间，从而确定冲洗液用量）。在前期制备出较好产品后，后期推广可再考虑采用自制的有机玻璃小型模拟冲洗装置。
固井冲洗液评价方法探究
据调研，目前固井冲洗液的冲洗效率评价，国内外还没有形成统一的标准、方法和手段。
行业标准中的评价方法
在已作废的“SY/T 5374-2000 油气井注水泥前置液使用方法”中曾对固井用冲洗液做出以下规定。
1 性能要求
1）具有较低的基液密度，流变性接近牛顿流体；
2）具有对疏松泥饼的浸透力与悬浮力，热稳定性好；
3）降低钻井液粘度、切力，稀释性能好，具有较低的紊流临界返速，稀释与冲刷井壁、套管效果好；
4）对钻井液中油基成分具有润湿反转作用；
5）与钻井液、水泥浆有良好的相容性，不发生闪凝、增稠现象；影响水泥浆稠化时间小；
6）可适当加入惰性固体颗粒，改善冲刷效果；
7）不腐蚀套管；
8）冲洗液应选择影响水泥胶结强度较小的组分。
2 主要性能指标
1）基液密度范围：1.0～1.03g/cm3。
2）紊流临界返速：0.3～0.5m/s。
3）热稳定性：在循环温度条件下，经过10h 老化实验，性能变化不超过10%。
4）冲洗率：对钻井液的冲洗率为95%以上。
3 冲洗效果评价实验
3.1 试验步骤
1）将冲洗装置中模拟套管的圆模洗净、擦干，并称重。
2）将模拟套管的圆模浸入钻井液中10cm ，放置1min 后取出，在空气中静放1min ，然后进行称重。
3）把粘有钻井液的圆模放入盛有冲洗液的装置中，在1400r/min转速下，冲洗5min 后取出圆模，在空气中放置1min ，称重。
3.2 冲洗率计算
冲洗率按式（1）计算。
G −G
1A =G 1−G 2×100......... （1） 0
式中：A ——冲洗率，%；
G 0——原模具质量，g ；
G 1——浸与钻井液中粘附后模具总质量，g ；
G 2——冲洗液冲洗粘附后模具总质量，g 。
但是在“SYT5374.1-2006固井作业规程 第1部分：常规固井”代替“SY/T 5374-2000”时，又删去了对冲洗液的相关规定。
科技论文中的评价方法
王广雷等在“固井冲洗效率评价方法探讨”一文中总结到：目前，国内通常采用的冲洗效率评价方法主要有锥形瓶法、钻屑柱法、建立大型模拟井筒和旋转黏计法等4种。
锥形瓶法 锥形瓶法是最早使用的方法，比较原始，也相对简单。该方法的具体操作是: 把10ml 钻井液放入锥形瓶，加入一定量的冲洗液，盖上瓶塞，摇动30s ，从瓶中倒出混合物，观察冲洗情况。该方法非常简单，但有明显的缺陷，测量不准确，摇动力量的大小因人、因时而异，可重复性差，该方法只用于粗略地评价冲洗效果，现已很少使用。
钻屑柱法 称取500g 钻屑，并用钻井液包裹，装入玻璃筒内，注入一定量的冲洗液，使冲洗液流过钻屑柱，根据冲洗掉的钻井液的质量计算冲洗效率。该方法与锥形瓶法相比有很大的进步，可以计算冲洗效率，但还是不完善，试验过程也比较复杂。建立大型模拟井筒通过建立模拟井筒实现真实顶替过程，但该方法不能实际观察冲洗效果，而且试验规模很大，需要大功率的循环设备，不适合在室内评价冲洗液的性能。
旋转黏度计法 该方法是使旋转黏度计的转筒外壁沾满钻井液，杯中装满冲洗液，转速设定在200r/min，冲洗一定时间，观察冲洗效果。该方法可以直观地观测冲洗效果，但是不能定量表征冲洗效率，并且冲洗过程也与实际工况存在着较大的差距。因此，仍然不能指导现场施工。
虽然旋转黏度计法存在着很大的不足，但由于它操作简便、对比性强，因此在冲洗评价试验中被广泛应用。客观而言，旋转黏度计的测量原理中给出了转速与壁面剪切速率之间的关系， 当转速为200r/min时，壁面剪切速率为340s -1，与井下壁面剪切速率接近，这也是采用旋转黏度计评价冲洗效果的理论依据。但测量原理中并没有对外筒壁上的剪切速率加以说明，分析发现二者之间存在较大
的差距，因此用旋转黏度计外筒形成泥饼模拟冲洗效果的方式是不可取的，而且冲洗效果只能观察，不能定量计算冲洗效率。
王洪亮在“CHW 固井冲洗液研究与应用”中采用：取现场泥浆放入烧杯中静置， 把六速旋转粘度计外筒置于泥浆中，静止5min 制造泥饼，然后将外筒置于冲洗液中，用200转的转速进行冲洗实验，观察并记录冲洗干净的时间下面是不同加量下的冲洗干净的时间。
姚晓等在“YZ-2型化学冲洗液的室内研究”中采用：对比法。先将滤纸称重（W 0），然后在室温下用ZNS-3型泥浆常压失水仪制取泥浆滤饼。用清水洗去滤饼表面浮泥。将滤饼平分为两块，晾干称重（W 1）后，固定在ZNN-6型旋转粘度计的外筒上，置于冲洗液中，以6r/min的速度冲洗10min 。取出晾干称重（W 2）。按式（2）计算冲洗效率η，取二次测定的平均值作为最终实验结果。
η=[( W1- W2)/( W1- W0/2)]×100%..............（2）
大庆石油管理局钻井研究所的徐明等在“油包水钻井液耐高温冲洗液YJC-1的研究与应用” 设计如图1 示的小型模拟冲洗装置进行井下轴向冲洗模拟试验，以此评价冲洗液的冲洗性能。方法为：在实验温度下，先将钻井液注入到柱体环空到一定高度用冲洗液采用小排量（环空返速为0.3m/s）替环空中的钻井液1min ；再用大排量（环空返速为0.8m/s）替入冲洗液，冲洗2min ，然后观察环空界面所粘油浆的冲洗情况。有沉降池，可反复冲洗。
图1 模拟冲洗装置
长江大学的由福昌，许明标在“一种固井前置冲洗液冲洗效率的评价方法”中使用了一套冲洗效率装置，如图2。
图2 冲洗效率装置示意图
冲洗效率评价实验在动态模拟井筒内进行，井筒内有模拟套管和模拟井壁。首先用钻井液充满井筒并加压，钻井液向井壁失水形成滤饼。然后用冲洗液顶替钻井液，达到一定的接触时间即停止顶替。并通过公式（3）计算冲洗效率。
A =G 1
−G 2×100......... （3） 10G −G
式中：A ——冲洗率，%；
G 0——砂岩质量或套管质量，g ；
G 1——压滤饼后的砂岩质量或套管质量，g ；
G 2——冲洗后的砂岩质量或套管质量，g 。
荆州市汉科新技术研究所和长江大学的王荐等在“油基钻井液井筒清洗技术室内研究”中使用了一套清洗仪装置，如图3。
图3 清洗仪外观及组成
把模拟套管的装置（W 原）在油包水钻井液中浸泡12h ；提出，放置在烘箱
中于80℃下老化24h 后称重（W 总）；然后把装置放入清洗试验装置中，用清洗
液以一定速率（0.8～1.0m/s）清洗一定时间后再称重（W 冲）；最后按公式（4
）
计算清洗率。
η=[( W总- W冲)/( W总- W原)]×100%..............（4）
总结
在众多文献中对冲洗液评价的还有其它方法，但其核心理论都是“SY/T
5374-2000”中的冲洗前后质量差“对比法”。结合我司现有实验条件，推荐采用“旋转黏度计法”，并可通过调节转速模拟现场不同排量下冲洗液的冲洗效率（或冲洗效率达到95%以上所需的最短时间，也即模拟现场冲洗液所需的最短接触时间，从而确定冲洗液用量）。在前期制备出较好产品后，后期推广可再考虑采用自制的有机玻璃小型模拟冲洗装置。