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高炉矿渣改善固井水泥界面胶结性能研究

在石油工程固井作业中,双界面胶结强度是评价油气井固井质量的重要指标之一[1]。常规固井水泥体系往往具有一定的物理缺陷,如力学性能均衡性差、水泥石收缩率大等,易导致水泥环界面胶结质量差及各种宏微观的地层流体窜渗,影响最终固井质量和油气井开发效率[2]。矿渣水泥在混凝土建筑行业应用较多,作为固井材料矿渣一般应用于MTC(mud to cement)技术中,在改善界面性能(特别是第二界面)方面具有一定的优势[3,4],但由于加量太大易使矿渣MTC固化体存在脆裂问题[5-7],从而限制了这项技术的推广应用。本文基于矿渣成本低廉、化学组成与油井水泥类似、水化特性独特及其在提高胶结强度方面的优势,在基本不改变水泥体系主要水化产物的前提下,在油井G级水泥中加入少量矿渣,利用简易的剪切式试验装置对矿渣水泥界面胶结强度进行了试验研究。一、水泥界面封固系统的分析1.第一界面在油气井固井工程中,通常把套管与水泥环之间的胶结面称为固井第一界面,把水泥环...  (本文共6页) 阅读全文>>

《天然气工业》2002年01期
天然气工业

确定注水泥与钻井过程中井内循环温度的数学模型

井下循环温度数学模型   1.基本假设(1)考虑地层中仅有热传导 (垂向和水平 )。岩石中的对流 (液体流动 )和热源不考虑。(2 )岩石的密度、比热和热导率不随温度而变化 ,且比热和热导率在垂向和水平方向是相等的。(3)假设井眼中液体为不可压缩 ,液体性能如密度、热传导率和比热与温度无关。(4)管柱内和环空内的液体中考虑热源及轴向强制对流换热和径向对流换热。忽略液体循环时 ,液体中的轴向热传导。忽略液体内的径向温度梯度。2 .能量平衡方程以上述假设为基础 ,根据热力学第一定律及传热学的基本原理 ,取管柱内液体、管柱壁、环空内液体和地层的控制体 ,推导这些控制体的能量平衡方程 ,即得到循环温度的数学模型。管柱内液体、管柱壁、环空内液体与地层的能量平衡方程分别为 :Qc- ρLqCL Tc z - 2πrcihci(Tc -Tw)     =ρLCLπr2ci Tc t (1)kw 2 Tw z2 + 2rcohcor2co -r...  (本文共5页) 阅读全文>>

《水动力学研究与进展A辑》2015年04期
水动力学研究与进展A辑

大斜度井注水泥顶替界面理论模型分析与数值求解

Email:petroleumupc@163.com;2.中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;3.中石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司,德州253000)引言在固井注水泥顶替过程中,如果水泥浆不能完全替净环空内的钻井液,会影响水泥石与井壁或套管的胶结强度,缩短油井寿命,甚至不能有效的封堵油气水层,致使层间封隔失效,固井失败。而保持“稳态”的顶替界面能够有效减少钻井液对水泥浆污染以及防止钻井液窜槽,提高顶替效率。在井斜角、套管偏心度等客观条件下,通过优化设计水泥浆和钻井液的性能参数,获得“稳态”的顶替界面,是对固井质量的主要保证[1-4]。目前,关于注水泥顶替设计和流体性质参数的调整,主要参考基于直井的现场施工经验或室内实验定性结论[5-7]。大斜度井(或水平井)的注水泥顶替机理方面与直井存在一定区别[8],对在任意井斜角的偏心环空中,保持注水泥顶替界面稳态的定量条件缺少系统的理论分析[9]。为此...  (本文共7页) 阅读全文>>

重庆科技学院
重庆科技学院

分级固井注水泥工艺技术研究

分级固井注水泥工艺技术常用于解决水泥封固段长、地层压力系数低、固井过程井漏现象严重等问题。随着复杂井数量的增多,固井难度不断增大,固井现场还将分级固井技术与其他工艺技术相结合,来解决非常规油气井的水平井固井难题。本文在充分调研国内外相关文献及现场固井施工资料的基础上,对分级固井注水泥技术从固井工具、工艺流程、参数计算、技术应用等方面进行系统分析。综合考虑水泥浆流动压力、失重、井斜、储层特性、地层孔隙压力及地层破裂压力等因素,对平衡固井关系式进行修正,推导分级箍安放位置的计算公式。基于旋转粘度计原理进行水泥浆混合的实验,建立了低混合能量的计算模型,并通过分析得出,提高混合能量能改善低剪切速率流动下水泥浆的流变性能。考虑到储层特性因素,分析提出在确保压稳地层的前提下,尽量减小平衡固井关系式中的附加压差取值。计算分析了延488井分级注水泥的分级箍安装位置,对扶正器位置及注水泥流动过程的压力变化进行预测,表明了分级箍位置取值范围的合理性...  (本文共97页) 本文目录 | 阅读全文>>

《石油知识》1997年02期
石油知识

振动候凝可提高固井注水泥质量

水泥浆在候凝期间发生胶凝和桥堵引起的失重是固井注水泥质量不高的主要原因之一,失重使环形空间的静液压力对其下部地层的回压降低,当不能平衡地层压力时就会发生油、气、水侵入环空的水泥浆而形成窜流通道,严重时将发生管外冒油气使固井失败;另外,水泥沉降分层时析出的自由水向上运移受到水泥浆胶凝、桥堵堵塞而不能到达水泥浆柱顶部形成段塞水区,以及在高水灰比井段固结形成的水泥石致密程度差、强度低。 油井生产实践已证明,由于上述固井质量问题引起管外地层水窜流将使油井无水生产期和低含水生产期缩短,而修井封堵这些窜流流道网在技术上往往是困难的,且成功率不高。这无疑大大增加了开采成本,其经济损失巨大。 试验研究和实践表明,候凝时使水泥浆振动可以减轻、甚至消除失重的影响。这一技术可称为注水泥振动候凝技术。 注水泥振动候凝技术是一项非常规的固井技术,是指在水泥浆候凝期间采用一种井下振动源装置(如机械振动发生器、液压脉冲发生器、电磁振荡发生器等)产生振动波作用...  (本文共1页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

固井水泥石界面胶结性能改善方法研究

油井水泥是用于封固油气井的特种水泥,在固井的过程中,起到稳定套管的作用,但是大多油气井出现的问题,都是由于水泥石界面的胶结性能变差,导致油气从界面薄弱处发生油气水窜,我国大多数油气井都是由于界面的原因而导致产量降低或油井破坏。因此,界面的胶结性能就显得尤为重要。前人对界面胶结能力做了一些研究,但是没有进行系统的试验研究,此外其测试手段也没有一个简便并准确的方法。针对这一状况,本文选取了粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土、膨润土以及硫铝酸盐膨胀剂和MgO膨胀剂,研究了各掺料及掺量对水泥浆新拌性能、基本力学性能、变形以及胶结性能的影响,其中胶结性能的测试使用的是自制油井模拟装置,最后得出影响规律并推荐了各掺合料的最佳掺量。掺合料对水泥浆流动性的影响主要与掺合料的颗粒性质有关,颗粒细小或本身吸水量大会降低浆体的流动性,各种掺合料对水泥浆体流动性降低的次序是:膨润土偏高岭土硅灰矿渣粉煤灰。膨胀剂对水泥浆体流动度降低的次序是:MgO膨胀剂硫铝酸...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>