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油井水泥增韧剂的制备及性能评价

水泥石是构成井下水泥环的主要材料,它和套管共同起到层间封隔的作用。但聚能弹射孔作业时产生的强大应力波,会造成水泥环内部断裂或胶结界面脱开,层间发生窜通,严重时井眼封隔失效。纤维材料在水泥浆体中能起到增强、增韧、阻裂和抗收缩等作用。因此,通过纤维材料和水泥的复合提高水泥环的韧性,从而达到提高层间封隔质量的目的。本文利用混杂短纤维研制成功油井水泥增韧剂FR,该增韧剂能够明显克服水泥石固有的脆性,大幅度提高水泥环韧性。通过测试水泥石试件的抗折强度,确定了课题所涉及的13种纤维材料的最佳掺量,并从中筛选出了增韧效果显著的高弹模纤维(KB、KH)和低弹模纤维(D)。为最大限度地提高水泥石的韧性,分别将KB纤维、KH纤维与D纤维复配,并通过抗折试验、冲击功试验及射孔试验确定油井水泥增韧剂FR的主要组成为KB纤维和D纤维,最终形成了油井水泥增韧剂FR的配方及其在水泥中的最佳掺量(1.6%,BWOC)。本文力图从油井水泥石的力学性能及水泥浆体的  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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油田固井专用胶乳增韧剂的合成与性能研究

目前,井身结构和地层条件日益复杂多变,尤其是深井、超深井中,水泥石柔韧性不足、界面胶结强度降低、抗碎裂能力差,常增大油气水窜的风险,这对固井水泥石的界面胶结强度、柔韧性等力学性能提出了更高的要求和挑战。射孔、压裂、酸化等油气开采技术的实施,使得水泥石在外界冲击应力作用和高温高压环境下产生微裂纹和脆性破裂,同时使得水泥石与套管、地层的胶结强度遭到破坏,导致流体窜流,加剧了对水泥环的腐蚀破坏。因此,需要向固井水泥浆中添入一种胶乳增韧剂,旨在提高水泥石的耐温耐盐性、柔韧性和胶结强度。本文优选出苯乙烯(St)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、液体聚丁二烯(LPB)为主要原料,并优化合成配比,采用种子乳液聚合方法合成了一系列稳定的丁苯胶乳乳液体系CSL-100L,作为油井水泥增韧剂使用。CSL-100L的物理性能表明,与市售的DRT-100L胶乳相比,合成的CSL-100L表现出良好的机械稳定性、化学稳定性好和窄粒径分布,具有...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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油井水泥胶乳增韧剂的合成与性能评价

石油的开发过程可分为勘探、开采、运输及加工。固井是石油开采过程中的最重要环节,固井质量直接关系到继续钻进、完井等后续作业。随着石油开采技术的持续快速发展,固井作业中出现了越来越复杂的情况,大规模强化开采措施的使用,例如射孔、压裂等作业,对水泥石的力学、热学性能提出了非常高的要求。固井的关键技术就是向水泥浆中添加外加剂以提高水泥浆的性能。本文利用分子设计原理,合成了用于中低温的油井水泥胶乳增韧剂OWCL-1G以及用于中高温的油井水泥胶乳增韧剂OWCL-2G。本文以苯乙烯(ST)和丙烯酸丁酯(BA)为主要聚合单体,合成了油井水泥胶乳增韧剂OWCL-1G,并对其性能进行了评价。引入功能单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),采用无皂乳液聚合,避免了传统乳液聚合中由于乳化剂的的大量残留导致水泥石溶胀、软化、强度下降等严重后果。采用IR、TEM等方法考察了共聚物的结构,结果表明所合成的聚合物结构达到了设计目标。考察了影响胶乳粒径的...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

《内蒙古石油化工》2019年03期
内蒙古石油化工

水泥环完整性研究进展

井筒完整性是指从钻完井至生产及弃井整个井筒周期内采取一系列的技术、工艺及程序方案实现有效控制地层流体。水泥环位于套管和地层之间,可以支撑保护套管并且封隔地层,水泥环完整性是井筒完整性的外部部分。水泥环完整性失效会导致地层漏失或井口带压,制约着油气井的安全与效益。水泥石是脆性材料,在热力和应力及化学作用下会发生疲劳失效,钻井至设计井深后,水力压裂、试井、提高采收率、放空和修井等作业和井下高温高压及复杂的地层岩体环境挑战着水泥环的完整性。1 水泥环完整性理论计算模拟研究进展用数学方法结合力学模型计算水泥环的受力情况,来模拟研究水泥环的在不同环境因素下的完整性一直是国内外研究的热点。1.1 基于温度压力载荷作用的计算模型研究在假设均匀地应力基础上,Farris[1]及Li[2]等人逐渐发展并完善了均匀载荷下与非均匀载荷下的水泥环的应力强度和形成裂缝的可能性计算模型。2010年,Yong Li[3]等首次建立非均匀地应力条件下温度、套管...  (本文共5页) 阅读全文>>

《声学技术》2017年04期
声学技术

超声波检测套管井水泥环缺陷仿真模拟

在国内外的油田井建井过程中,固井是油田井建井的关键环节,也是保护油气层和保证油气井生产寿命的关键。固井质量的好坏关系到油田井勘探技术的开发效益和产能建设,具有十分重要的意义[1-2]。然而固井注水泥过程中水泥窜槽、开发过程中所采取的增产措施以及稠油热采井中出砂所造成的应力集中、注汽过程中的高温热应力等都会造成水泥环局部缺失[3]的现象。水泥环缺失情况检测变得越来越重要,引起了人们的广泛重视。国内许多研究人员在水泥胶结测井方面进行了大量理论分析和实验[4],但是在检测水泥环缺失方面研究较少。车小花[5]等人采用物理模拟的方法研究了不同胶结状况下的声全波波形,通过分析波形判断第一界面和第二界面的胶结质量。周吟秋[6]等人讨论了套管波首播幅度关于激发声源中心频率变化的关系。许飞龙[7]等人利用超声反射法通过滤波检测水泥胶结质量,并建立有限声束模型计算了斜入射时的反射全波,探讨了入射角对反射波的影响。谢丹艳[8]等人对水平井中可能存在的...  (本文共7页) 阅读全文>>

《石油钻采工艺》2017年04期
石油钻采工艺

水泥环环状缺失套损机理及防控措施

Citation:LIAN Zhanghua,LUO Zeli,BU Hongguang,LI Caixiong,LI Changping.Mechanical and control measures on casingdamage due to annular absence of cement sheath[J].Oil Drilling&Production Technology,2017,39(4):435-441.水泥环是油井的重要组成部分,水泥环的受力状况和完整程度会影响到套管的受力。水泥环的存在可以有效封隔地层,以防止油气开发过程中油、气、水窜;其次水泥环可以有效支撑其内部套管,从而减小井眼周围地层围岩对套管的挤压,起到保护套管的作用[1],而水泥环缺失会带来很多危险[2]。近年来,不少国内外专家用不同的研究方法对水泥环的完整程度、缺失形态、性能等对套管的受力影响进行了研究。2007年,杨雄文[3]等用有限元方法...  (本文共7页) 阅读全文>>

《钻采工艺》2015年04期
钻采工艺

水泥环缺陷对套管强度影响研究现状及展望

就固井水泥环而言,水泥环的作用就是减小和延缓地层围岩对套管的作用,改善套管的受力状况,延长套管的使用寿命。当固井质量不好,出现水泥环缺陷时,套管会受到来自地层非均匀挤压载荷作用,大大降低套管的承载能力,从而影响套管的使用寿命,因此水泥环缺陷对套管强度的影响研究便显得非常重要。一、水泥环缺陷几何形态研究水泥环缺陷形态的研究是水泥环缺陷对套管强度影响研究的基础,但由于水泥环缺陷形态的复杂多样性,目前国内外主要是从理论上研究简化水泥环的缺陷形态,从而建立水泥环缺陷的几何模型。目前所使用的水泥环缺陷几何模型,大多是假设水泥环以一定的缺陷角度完全缺失一部分。2012年,祝效华[1]在该模型的基础上,加上了水泥环缺陷形状、缺陷深度及缺陷数量等参数;1995年,Cer-nocky E P[2]讨论了在水平井中水平段极限情况下的水泥环缺陷几何模型;2012年,Sugden C[3]等假设了存在狗腿时的水泥环缺陷情况。二、含缺陷水泥环对套管强度的...  (本文共5页) 阅读全文>>