水平井偏心环空低速顶替运移机制研究

水平井固井顶替过程中,受限于现场设备,难以实现紊流顶替,而在层流流速区间内,两相流体在偏心环空中运移机制复杂。基于计算流体动力学方法,建立几何模型和数值模型,采用流体体积法对两相流体顶替界面进行追踪,研究了不同顶替流速下水平井偏心环空流体运移机制。结果表明,（1）低偏心度下,1倍隔离液用量能够实现90%顶替效率,而当偏心度大于0.5时,顶替效率相对较低,即使增加隔离液用量,也未能提高顶替效率;（2）针对套管严重偏心情况,将流速由1.0 m/s降低到0.2 m/s,有助于界面平稳发展,并多置换出6.8%钻井液,解决窄边滞留,宽边指进问题;（3）水平井偏心环空固井注替过程存在偏心效应、重力效应、黏滞效应等多方面影响,这些因素相互制约、相互作用,因此,针对现场实际井况,合理设计固井工艺参数,不仅能提高固井质量,还能起到降本增效的作用。     

热采井固井水泥含氯促凝剂作用机理研究

含氯促凝剂曾在稠油热采井固井中得到应用,但高温下对油井水泥石性能的影响及机理却未得到深入研究。评价了不同加量及种类的促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,并深入考察了含氯促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,结合X–衍射和电镜扫描分析了含氯促凝剂加砂水泥石高温前后水化产物组分和微观形貌变化,探讨了含氯促凝剂对加砂水泥石结构变化的作用机理,结果表明：水化产物硬硅钙石是水泥石高温后强度不衰退的主要原因,当温度超过230 ℃时,水泥石水化产物组分受到氯离子的影响,生成了新的斜长钙石组分,改变了水泥石微观结构,是水泥抗压强度急剧衰退的主要原因。     

在表面活性剂存在下锌和镉与3.5-Br_2DMPAP络合反应的研究

锌、镉与2-(3,5-二溴-2-吡啶偶氮)-5-二甲氨基苯酚在碱性介质中有表面话性剂存在时形成一种灵敏度颇高的水溶性的玫瑰红色络合物,其摩尔吸收度为∑_(560)~(Zn)=1.24×10~5和∑_(585)~(cd)=1.29×10~5,在pH8.5—9.6的硼砂缓冲溶液中络合物十分稳定,其组成是1∶2(M∶R),制定了连续测定矿石、金属均水中微量锌和镉的分析方案,变动系数7%。     

镁氧水泥用于油井堵漏及暂闭的室内研究

利用物相分析、电镜扫描等手段,研究了镁氧水泥在模拟井下工况水热环境中的热稳定性及酸溶蚀特性,分析和探讨了氯氧镁强度在水热环境中衰退的机理。研究结果表明:氯氧镁水泥在水热环境下5.1.8相易发生晶型转变,致使强度急剧衰减;而硫氧镁水泥克服了氯氧镁水泥在水热环境下稳定性不良的缺陷,内掺5%碳酸钙后,硫氧镁水泥石2 h酸溶能力达95%以上,且具有较高的抗压强度,为产层封堵或暂闭提供了一种新型的暂闭封堵技术。     

深井盐膏及盐水地层固井隔离液体系研究

目前国内深井多钻遇盐膏和盐水地层,常用隔离液体系抗温和抗盐能力较差,温度超过100℃时,在低浓度盐作用下体系失稳沉降严重,易造成固井施工复杂,注替安全隐患极大。选用一种多糖聚合物作为高温抗盐悬浮稳定剂,辅以耐盐的降失水剂及流型调节剂,研制了一套高温抗盐隔离液体系。该体系在钠盐、钙盐和镁盐溶液中均能保持稳定的性能;使用温度可达140℃;具有较好的密度调控能力,在1.3～2.4g/cm3可调;且与常规钻井液、水泥浆具有较好的相容性。该套体系有望应用在深井超深井及盐膏地层、复合盐岩层和盐水地层固井注水泥作业中。     

注水泥循环温度影响因素探讨

循环温度的准确预测是保障固井作业安全和固井质量的重要影响因素之一。特别对深井而言,水泥浆性能对温度十分敏感,温度预测偏低5 ℃会严重缩短水泥浆可泵送时间,易引发固井事故,温度预测偏高会延长候凝时间,甚至可能发生超缓凝,水泥柱顶部十天以上都无强度,延误后续钻进作业。为保证施工安全,提高固井质量,根据井下传热特点及施工流程,建立了一种新的二维瞬态注水泥循环温度预测模型。研究结果表明：（1）固井前应多周循环钻井液,并适当提高循环排量,可以有效降低注水泥循环温度;（2）冬季最高循环温度低于夏季,尤其对浅井而言差别更加明显,冬季适当降低循环温度设计值不会影响安全泵注,而且能减小水泥浆体系设计难度;（3）深井温度系数高于浅井,井眼尺寸越大,循环温度越低。     

提高粉煤灰低密度水泥体系早期强度的研究

针对粉煤灰低密度混合材水泥的早强问题展开研究,用实验方法分析探讨了粉煤灰低密度混合材水泥在水化反应过程中的作用机理,开发出了一种高效的能够适用于低温低密度体系的早强剂DY,使得粉煤灰低密度水泥早期强度得到显著的提高。粉煤灰混合材低密度水泥在低温下早期强度的提高,主要通过水泥与粉煤灰之间的相互作用来实现。正反两方面的实验结果表明,水化反应使早期释放更多的Ca²⁺和OH^-,引发了粉煤灰的火山灰反应,从而促进了粉煤灰混合材水泥早期强度的发展。该产品有望在低压井、易漏井、长封固段井等复杂条件下使用。粉煤灰混合材水泥能够满足复杂井固井作业的要求,并且具有可观的经济、环保效益。     

分子膜NMD膜驱剂的性能测试

分子膜驱油已成为提高采收率的一种新方法。为了深入认识其驱油机理 ,实验测定了两种NMD膜驱剂样品,并进行了讨论。NMD-100为阳离子度100%的分子侧链上含有—OH的梳型有机聚季铵盐,NMD-200为阳离子度24%的侧链上含有—OH的有机聚季铵盐。结果表明：NMD膜驱剂没有表面活性,不是表面活性剂;NMD膜驱剂能改变表面润湿性,可使水湿表面载玻片(相对接触角为48.25°)转变为弱水湿（800mg/L的NMD-100和NMD-200溶液的相对接触角分别为39.167°和42.833°）,可将油湿表面载玻片（99.583°）转变为弱水湿（分别为36.333°和49°）。NMD膜驱剂没有cmc。盐（NaCl）的加入对改变表面润湿性更为有利。NMD膜驱剂的强烈吸附作用改变了砂岩表面的性质,引起原存在状态的变化,从而有利于原油的采出,注入NMD-200后,水驱采收率由31.4%上升到38.6%,而注入NMD-100膜剂后,水驱采收率由38.6%上升到48.1%。NMD-100膜驱剂能更好地改变岩石表面润湿性和提高水驱采收率。     

加重剂指标对水泥浆性能的影响研究

为更好地掌握加重剂对高密度水泥浆性能的影响情况,考察了加重剂的密度、水分、杂质、粒度分布等理化性能对水泥浆性能的影响。结果表明:(1)加重剂水分1.0%时,水分含量递增,水泥浆的密度递减,水泥石的抗压强度也呈递减趋势;(2)加重剂泥质杂质3.0%时,杂质含量递增,水泥石的抗压强度呈递减趋势;(3)加重剂的粒度分布对水泥浆性能影响较大,粒径集中在45～106μm是较理想的粒度分布。通过研究,得到了加重剂的颗粒级配、粒度分布、组分加量、水灰比等因素对高密度水泥浆工程性能的影响规律。