注水泥的理论与实验研究

本文详细论述了层流注水泥及紊流注水泥的顶管理论及紊流隔离液作用机理。提出了垂直井、倾斜井及水平井层流注水泥的顶替数学模式及紊流顶替的数学模式。通过求解环空紊动扩散方程,得出了计算最小隔离液体积及最小紊流接触时间的公式。并用实验数据检验了部分理论公式,其相对误差在１０％左右．     

水平钻井接单根时循环泥浆对岩屑床的改造规律

分析了水平钻井过程中接单根后只循环泥浆和开泵同时钻进两种情况下岩屑床的变形机理。研究表明，环空流场的水动力通过对床面岩屑的紊动扩散作用而携运岩屑，达到洗井的目的．根据紊动扩散方程，得出了循环泥浆引起的岩屑浓度的分布规律和岩屑床的扩散速率，由此可计算出清洗岩屑床的泥浆循环时间等参数。     

水平钻井接单根时循环泥浆对岩屑床的改造的规律

分析了水平钻井过程中接单根后只循环泥浆和开泵同时钻进两种情况下岩屑床的变形机理，研究表明，环空流场的水动力通过对床面岩屑的紊动扩散作用而携运岩屑，达到洗井的目的，根据紊动扩散方程，得出循环泥浆引起的岩屑浓度的分布规律和岩屑床的扩散速率，由此可计算出清洗岩屑床的泥浆循环时间等参数。     

外加剂对水泥浆滤液组成的影响

研究了G级油井水泥及掺入外加剂时水泥浆滤液的离子成份和含量。考寨了水泥浆滤液与地层水和泥浆滤液的配伍性。通过对含有外加剂水泥浆滤液组成的分析,提出了一种减少滤液中的有害离子(Ca⁺⁺,Mg⁺⁺,SO_4^-,OH^-等)浓度的断途径。     

水泥浆对地层损害的研究

本文是在模拟井下实验的基础上,研究了泥浆与水泥浆对地层的损害问题。研究表明泥浆对地层的损害比水泥浆严重得多。泥浆形成的内外泥饼及岩心的渗滤特性,限制了水泥颗粒及滤液进入地层的数量,降低了水泥浆对地层的损害。在井壁1 ~ 2 cm内,主要是水泥颗粒堵塞造成的损害,而2 cm以外的地层则是水泥浆滤液中的沉淀物造成的损害。文章还深入地分析了水泥浆的污染深度,滤液中的成分,沉淀物的数量及析出的先后次序等问题。     

注水泥顶替机理的分析与实验

本文利用流变学原理,讨论了流体的流变性能对偏心环空注水泥顶替效率的影响。推导了水泥浆临界动切力的计算式,室内试验获得的结果与理论分析是一致的。     

水泥浆胶凝期间套管柱受力和形变规律

套管柱注水泥结束后 ,由于水化热的作用使水泥浆在胶凝过程中产生升温现象 ,并随之失重。温度、压力的共同作用会使套管柱发生很大的形变。随着水泥的固化 ,这种形变也会被固结在水泥封固段内 ,影响其使用性能。在调研大量资料的基础上 ,利用数值计算方法得到了水泥胶凝过程中温度变化的动态数据。对某油田实测数据进行了统计分析 ,得出了水泥浆失重时的压力计算公式。根据有限元理论 ,推导出套管段长度与温度、压力、水泥及套管表面剪切应力之间的关系式。在此基础上 ,计算得到了水泥浆胶凝过程中套管的动态变化。     

水泥浆胶凝期间套管柱受务和形变规律

套管柱注水泥结束后，由于水化热的作用使水泥浆在胶凝过程中产生升温现象，并随之失重。温度、压力的共同作用会使套管柱发生很大的形变。随着水泥的固化，这种表变也会被固结在水泥封固段内，影响其傅工大量资料的基础上，利用数值计算方法得到了水沁胶凝过程中温度变化的动态数据，对某油田实测数据进行了统计分析，得出了水泥浆失重时的压力计算公式。根据有限元理论，推导出套管段长度与温度、压力、水泥及套管表面剪切应力之间     

MTC固井技术在中原油田的现场应用

泥浆转化为水泥浆(Mud-To-Cement,简称MTC)技术是利用钻井液的降失水性和悬浮性,通过加入廉价的高炉水淬矿渣(BFS)和激活剂(BAS),将钻井液转化为完全可以与油井水泥浆相媲美的固井液。固井作业中,因常规水泥与钻井液难以相容,造成固井水泥污染,严重影响固井质量。设计密度为1.50~1.60 g/cm³泥浆固井液体系,该体系以矿渣为水化材料,再加入激活剂,通过室内试验和现场应用,结果表明,该技术能提高固井质量,降低固井成本。在中原油田MTC固井技术首先在钻井三公司桥57井等10口井的中完固井中获得了成功现场应用,取得良好的经济效益和社会效益,并推广应用。     

基于含沙紊动水流掺混长度的含沙量垂线分布

根据Prandtl掺混长度理论对紊流动量传递的假设,推广得到挟沙水流中泥沙扩散对应的含沙紊动水流掺混长度。类比Prandtl动量传递系数与紊流掺混长度的关系,由含沙紊动水流掺混长度推导出与实测数据吻合较好的泥沙扩散系数,得到新的含沙量垂线分布公式,并利用多个海域实测资料对其进行验证。验证结果表明,新的含沙量垂线分布公式能够较客观地反映含沙量垂线分布规律。     

深井低密度水泥浆体系的设计与应用

为了解决复杂地质条件及深井超深井施工中经常遇到的压力异常、井漏等地质工程问题,设计了两种适用于深井固井作业的低密度水泥浆体系.根据性能测试结果,粉煤灰复合低密度水泥浆体系可以满足塔河油田对水泥浆密度的要求,将其应用于10多口井,均取得了较好的应用效果.水泥浆返高均达到设计井深,大幅度减少了注水泥漏失的潜在危险,目前已被广泛应用.     

油井水泥浆流变模型研究进展

油井水泥浆的流变性是水泥浆配方设计的核心及安全施工的前提.本文就国内外水泥浆流变模型、计算方法、流变特性及其主要影响因素(温度和压力)进行了综合评述.最后提出了水泥浆配方流变学设计的试验操作流程.     

钻井液润湿性对固井Ⅰ、Ⅱ界面胶结质量的影响

利用自行设计的HmP岩心滤失简易装置,近似模拟井下条件形成泥拼,并考察不清洗、清洗、清除并清洗3种情况下岩心与水泥装的剪切胶结强度;同时,用金属棒模拟套管进行相应实验。研究表明:钻井液润湿性对固井I、Ⅱ界面胶结强度的影响非常大,与水基钻井液相比,油基钻井液形成的界面胶结强度降低了近15%。因此,在设计前里液时合理使用润湿反转别很有必要。     

海洋高温高压气井固井防气窜水泥浆研究

性能优良的水泥浆是保证固井质量的关键因素,水泥环空气体窜槽对油气田开发将造成非常严重的后果,一旦气窜发生,即使花费大量的人力物力进行挤水泥,也难于修复到未气窜的封固状态。因此,优选有效的防气窜添加剂,研制性能良好的防窜水泥浆就显得十分重要。文中根据海洋高温高压气井的特点,提出了一套综合适用于高温高压固井的防气窜水泥浆设计的方法。设计出了密度2.40 g/cm3,适合循环温度为125℃和163℃的海洋高温高压气井固井的高密度防窜水泥浆体系。     

充气水泥浆防止失重的实验研究

本文对充气水泥浆防止失重的机理进行了分析,并作了一般水泥浆及充气水泥浆在摸拟井筒中的对比实验。结果表明充气水泥浆的性能符合固井施工和固井质量的要求。     

新型促凝剂DWA改善固井水泥低温性能的实验

模拟深水固井低温环境,考察新型锂盐复合类促凝剂DWA对固井水泥浆稠化时间、静胶凝强度和抗压强度的影响。结果表明:促凝剂DWA能促进固井水泥的低温水化能力,缩短水泥浆稠化时间,明显缩短稠度30～100 Bc、静胶凝强度48～240 Pa的时间,显著提高水泥石早期抗压强度,表现出优异的低温早强、防窜性能,有助于解决深水固井面临的低温、浅层水-气流动难题;DWA促凝作用优于CaCl2,对水泥浆初始稠度无影响,是一种无副作用的新型多功能促凝剂。     

低温抗盐降失水剂LTF-1的室内合成及性能研究

针对低温浅层、盐层油气井固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题,依据自由基水溶液聚合原理,制备出一种低温抗盐降失水剂LTF-1.LTF-1是利用AMPS、AM和一种单体X通过共聚反应制备而成,采用正交实验法,确定单体配比、优化分子结构、调整相对分子质量大小及其分布,优选出LTF-1的最佳合成工艺条件.室内研究表明,以LTF-1为主剂的低温水泥浆体系具有强度发展迅速、失水量低、抗盐能力强、流变性优异、缓凝性弱及稠化时间易调等特点,解决了常规降失水剂固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题;其综合性能能够满足低温浅层及盐层油气井的固井要求.     

碳纤维水泥配伍性试验研究

水平井、小眼井钻井技术的应用以及薄油层的开发易使水泥石射孔开裂,从而造成上下油水层串通,因此对水泥石韧性有了更高的要求。为了满足固井施工过程中对水泥浆性能以及对水泥石性能的要求,根据国家固井水泥性能测定操作标准,对碳纤维水泥进行了针对性的配伍性试验研究,包括水泥浆流变性、稠化时间、失水量以及水泥石抗压强度、抗折强度等方面的配伍性试验。研究结果表明,碳纤维与水泥以及水泥添加剂具有良好的配伍性;一定尺寸的短碳纤维可以有效地提高水泥浆的流变性和水泥石的抗折、抗压强度。     

CX—18防气窜剂的研制及应用

介绍了CX—18防气窜剂的作用原理,制备方法,性能评价以及在长庆油田的应用效果.它的主要成分是磷化处理后的铝银粉(铝粉〕,它在水泥浆中不仅发气量较大,加量为水泥的0.3%时,水泥浆的最大膨胀率为8%,且发气时间较长,在50～70℃时,初发气时间为45～27min,持发气时间为115～69min,可满足中深井固井施工要求.室内试验和现场应用表明,将CX—18加到水泥浆中不仅能有效地防止油气井的油、气、水窜槽,而且它对水泥浆的物理性能影响小,并能与其它水泥添加剂相配伍.并且已在长庆油田应用了15井次,取得了良好的效果,固井合格率由原来的62.5%提高到100%,固井优质率由原来的40%提高到73.3%.