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提高水泥环第二界面胶结质量的固井技术

1引言固井工程是钻井完井工程中的一个重要环节,油气井固井质量是保证油气井寿命,提高采收率以及合理开发油气资源的关键性技术之一。随着油田开发的深入,各油田部署开发调整井的数目逐年增加。根据对各油田的实际资料统计来看,部署开发调整井的油区一般都进入了注水开发阶段。注水开发改变了地层流体的性质和流态,对地层岩石的强度、应力等物理特性产生了影响,导致钻井井身质量不高,油井固井质量下降,特别是第二界面的固井质量严重下降。如何提高油田调整开发井第二界面的固井质量是目前油气井工程面临的突出问题。本文在分析影响第二界面的固井质量的基础上,进一步介绍旋流发生器固井工艺在提高固井第二界面质量方面的重要意义。2影响固井第二界面胶结质量的因素2.1地层特性地层特性包括地层岩性、地层压力、地层流体特性等。地层岩性影响水泥与地层界面的胶结能力,从而直接影响第二界面的胶结质量。注水开发紊乱了原有的地层压力体系,地层压力的不确定性影响了水泥浆体系的性能、结构及...  (本文共5页) 阅读全文>>

《石油钻探技术》1990年10期
石油钻探技术

提高水泥环第二界面胶结质量的固井技术

苏北小油田地处水网交错的苏北平原,油藏底水发育,地层渗透率高,固井后水泥环第二界面胶结质量差(合格率不到40%),易发生层间串通,造成油井产量低、含水率高。近年来,经过科研攻关,该油田采用了膨胀水泥、高效前置液、泥饼刷等固井技术措施,水泥环第二界面胶结质量显著提高,并取得了明显的经济效益。一、影响因素分析苏北小油田多年的固井实践表明,影响其水泥环第二界面胶结质量的因素主要有四个方面:1.地层特性地层特性是影响水泥环第二界面胶结质量的一个重要因素。苏北地区储层渗透率高,地层水活跃,水泥浆凝固过程中地层流体受到侵污,从而影响了水泥石与地层的胶结强度。2.井眼状况由于钻井过程中多种因素的影响,井眼的横剖面呈不规则的椭圆形或葫芦形,纵剖面呈锯齿形,如果还存在几个大肚子冲蚀井段,不管顶替排量多大,都很难将其中的泥浆驱替干净。另外弯曲井眼中套管不易居中,极大地改变了顶替过程中环形空间的流速分布,增加了驱替窄边泥浆的难度。而这些残留的泥浆往往...  (本文共2页) 阅读全文>>

《科学技术与工程》2016年19期
科学技术与工程

热交变压力下水泥环界面微间隙产生机理研究

中国石油科技创新基金研究项目(2012D-5006-0303)资助页岩气储层具有低孔隙度和极低的基质渗透率特征,需要经过压裂改造方能增产[1]。目前,页岩气井的压裂改造过程中需要对10余段井段分别进行射孔和储层改造;且单段射孔段较长、改造规模大。对于井筒来说,尤其是位于产层段中上部以及产层段射孔顶界以上的井筒,将会持续、反复地经历温度、压力的变化[2—4]。井筒内温度以及压力的剧烈变化会引起套管水泥环系统的变形,从而诱发环空微间隙的产生。当固井界面存在微间隙时,就可能发生环空气窜,导致套管间环空带压,一旦压力超过套管的抗压或抗挤强度,就会导致套管损坏,严重影响油气井正常生产,对油气井井筒完整性造成极大的危害[5]。前人在对微间隙产生规律的研究中发现:交变压力下水泥环发生的塑性变形是导致固井界面微间隙产生的主要原因[5,6]。但是却忽略了压裂施工过程中井筒内温度变化对水泥环界面的影响。为此笔者基于热力耦合的方法,建立了套管-水泥环...  (本文共6页) 阅读全文>>

东北石油大学
东北石油大学

水泥环力学变形规律及其对结构完整性的影响

油气井、储气库注采井等生产过程中,井筒的完整性,尤其是水泥环的结构完整性对于保障生产安全占有至关重要的地位。论文在研究水泥环变形规律的基础上,建立三轴压缩条件下水泥环的理想弹塑性模型、线性硬化模型、非线性弹塑性变形模型三种力学本构方程,针对蠕变非均匀地应力条件,利用套管-水泥环-地层组合体力学模型,分析了不同变形规律的水泥环的在加载、卸载过程中对组合体力学完整性的影响;为合理评价组合体力学完整性、选择水泥环力学参数、指导水泥浆体系的设计提供了基础。研究结果表明,水泥环的理想弹塑性、线性硬化以及非线性弹塑性变形三种本构关系对水泥环界面应力有不同的影响。在相同参数条件下,在水泥环未屈服时,三种本构关系的水泥环的应力基本相同,而在水泥环屈服后,加载时非线性弹塑性变形本构关系的水泥环界面接触应力、Mises应力、周向应力和剪切应力最高,容易发生压缩、拉伸和剪切破坏;压力卸载后,理弹塑性本构关系的水泥环界面各项应力最小,容易发生界面撕裂。...  (本文共55页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北石油大学
东北石油大学

套管内载荷作用下水泥环力学性能分析

油气井及储气库井套管试压、压裂及反复注采气等生产作业时,固井水泥环及其胶结界面会受到应力作用而产生变形甚至发生破坏,影响水泥环的封固效果。水泥环及其胶结界面在作业加载、卸载过程中同时受到压缩应力、拉伸应力及剪切应力等复杂应力的作用。蠕变地层、弹性地层和刚性地层具有不同的应力变形特征,增加了套管-水泥环-地层组合体完整性分析难度。本文根据不同地层岩石的变形特征,建立了不同地层条件下套管-水泥环-地层组合体的力学模型;建立了水泥环结构完整性评价准则;分析了加载、卸载过程中蠕变地层、弹性地层和刚性地层的应力应变特点对水泥环界面应力的影响规律;为合理选择水泥环力学参数、指导水泥浆体系的设计提供了基础。研究结果表明,蠕变地层、弹性地层和刚性地层对水泥环界面应力的影响不同。在井口部位,在相同参数条件下,弹性地层和蠕变地层中水泥环应力是相同的,而刚性地层井口部位水泥环接触应力较大,易发生屈服和界面撕裂。在井下,蠕变地层中地应力较大时,水泥环承...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南石油大学
西南石油大学

影响套管水泥环界面胶结性能的因素研究

在油气井钻井作业期间,固井是举足轻重的一个环节,在固井注水泥完成以后,油井的开采寿命和后期效益受套管和水泥环界面胶结性能的优劣所影响。套管水泥环胶结面是界面完整性的重要组成部分,研究套管水泥环界面更是从根本上提高固井质量的一项基础性工作。在后续的增产作业中,良好的套管水泥环界面胶结性能有利于采取更多样化的措施,以达到延长油井的开采时间。如果套管水泥环界面胶结性能效果不甚理想而导致封固系统失效,可能会导致环空窜流等严重问题,例如“12.23”事件,究其根本原因就是在固井作业后酸性气体侵蚀水泥环而导致胶结质量变差,发生气窜。目前由于层系划分较细,产层及隔层非常薄,为了提高油气采收率和产量,还要采取一系列增产措施,例如:射孔、酸化压裂、高压注水、注入蒸汽等等,再加上地层载荷等多种因素会对套管水泥环产生附加载荷,使之产生套管的错断和变形等套管损伤情况,会使套管水泥环界面胶结性能发生变化,过高的载荷条件下,可能会造成套管水泥环界面产生裂纹...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学(北京)
中国石油大学(北京)

储层改造过程中水泥环完整性力学机理研究

固井施工中,注入的水泥浆最终形成水泥环,主要起到封隔地层和套管的功能。储层改造过程中井筒压力的变化会导致水泥环发生本体或胶结破坏,失去封隔地层和套管的作用。因此,研究水泥环力学性能可以指导固井施工及后期储层改造工程的完成。针对水泥环完整性失效问题,本论文进行以下内容:(1)制定相关实验方案,完成水泥石三轴强度、拉伸强度测试实验,为后续计算模拟提供基础数据,得到水泥石抗压强度为30~45MPa,其弹性模量为5~8GPa,而泊松比为0.101~0.171;(2)建立复合体在原位地应力条件下的力学模型,经过计算得到均匀地应力下水泥环径、周向应力与半径呈反比关系,由一界面向二界面逐渐减小;(3)针对非均匀地应力条件下应力、应变分布情况,利用FLAC3D软件完成复合体有限元程序开发。分别对影响水泥环完整性的地层、水泥环因素进行单因素分析,得到选用低弹性模量、高泊松比的水泥进行固井对于后期改造工程更加有利;(4)为了验证水泥环完整性有限元程...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>