高压气井开发生产水泥环封隔能力研究

来源 :中国石油学会2018年固井技术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:axuxiao
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为预测水泥环力学性能能否满足井下恶劣工况,设计了水泥环完整性评价装置并进行了模拟实验.装置能够将井下作业工况载荷有效地模拟到评价装置内,并能够定量测试套管内壁径向位移、模拟地层外壁周向位移,同时以通气验窜及采集声波信号的方式检测水泥环损伤开裂时刻,此外也兼具模拟双层套管、偏心等特殊井况的功能.研究针对中国西部某高压气田重点区块,使用该装置进行了涵盖固井、试压、酸压、试油、生产等工况的水泥环完整性评价实验,揭示了水泥环强度不能满足井下工况要求是水泥环密封失效的原因,并引入了水泥环强度安全系数用于评价水泥环力学性能.研究能够为还原水泥环在井下的实际受力状态、变形规律提供有力支撑.
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准确预测候凝期间水泥浆失重过程中的浆柱压力变化,是预防固井气窜与环空带压的重要途径.然而,引发水泥浆失重的影响因素复杂多样,基于胶凝悬挂与体积收缩原理建立的失重预测模型有待进一步修正.因此,针对新型的苯丙胶乳防气窜水泥浆体系,利用水泥浆精确压力传导装置,采集水泥浆压力变化数据120余组.基于实验数据,采用多重回归拟合方法,建立了无量纲化的水泥浆失重预测模型,并开展了参数敏感性分析,发现:温度越高、
致密气藏射孔压裂过程、稠油井和储气库注采过程中,井内压力反复变化情况存在,对固井水泥石力学性能需求增加.为此,开展循环载荷作用下油井水泥石室内试验,初步得到影响循环载荷作用下水泥石力学性能的因素,并探讨水泥石在循环载荷作用下破坏的门槛值.试验研究结果表明:油井水泥的循环加载压力超过破坏门槛值时,油井水泥石产生疲劳损伤;油井水泥石的破坏门槛值在峰值偏应力的3/4处和峰值偏应力之间.本研究成果可为压力
深水作业时,海水对流换热作用等对井内循环温度计算影响显著.目前,国内鲜有针对深水固井循环温度预测的研究.本文考虑了隔水管增压流和海水区域的对流作用,建立了深水固井循环温度场的预测模型.一方面通过与钻井不钻进循环期间的实测随钻温度数据对比;另一方面通过与固井下套管循环期间,钻井液出口温度、国外软件模拟的温度数据对比,反映出本算法计算的温度场有较高的可信度.
为了探究固井水泥浆静液压力降低的本质,本文利用静胶凝强度仪、活性热微量热仪、CT/ESEM和核磁共振等技术研究了固井水泥浆硬化阶段的水化反应速率、力学性能、微观结构及其与静液压力的数学关系.实验结果发现:水泥浆的静液压力与静胶凝强度呈指数函数的关系.水泥浆的静液压力曲线可以分为两个阶段:在第一阶段,因静胶凝强度的发展,水泥颗粒被悬挂而难于通过孔隙溶液传递,导致静液压力降低至10kPa左右,这与水的
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中国深层油气资源已成为勘探开发的主要领域,固井面临着突出的高温高密度水泥浆沉降失稳难题,严重影响固井质量和油气生产安全.本研究针对传统水泥浆稳定剂“低温增稠,高温变稀”的技术缺点,通过在AM/AMPS共聚物上引入温敏憎水单体,开发出一种适用于油井水泥浆的热增黏聚合物.热增黏聚合物通过分子链在水溶液中疏水缔合形成网状空间结构而有效增黏,随着浓度的升高其增黏效果会更加显著.该热增黏聚合物对高温高密度水
深水区域油气资源储量巨大,然而固井作业是保障深水油气资源产能释放的关键因素.深水天然气水合物层固井要求水泥浆体系具备较小的水化热及水化温升,以避免固井作业过程中天然气水合物分解.本文创新性地引入了相变微胶囊型吸热剂,通过化学及物理方法共同控制水泥浆体系水化热及水化温升,并制备了无机/有机复合型低水化热及水化温升水泥浆体系,该水泥浆体系可适用于深水区域天然气水合物层固井.相较于常规水泥浆体系,该水泥
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为了探明井筒压力或温度变化条件下水泥环的失效形式与机制,建立了通过水泥环抗窜能力和失效形式评价水泥环密封完整性实验装置,提出了通过应力破坏系数判别水泥环本体失效准则.研究结果表明,当套管内压连续升高或降低时,水泥环失效形式有拉伸、剪切和界面胶结破坏;多轮次套管内压变化条件下,水泥环会出现周向裂缝和一界面微环隙等综合失效形式.套管内压变化条件下,水泥环本体失效一般从一界面开始,研究结果可为水泥环失效
微晶硅属于微晶质石英,反应活性高于石英砂.本文以内掺35%石英砂的油井水泥石为样品,研究微晶硅对油井水泥石高温抗压强度及渗透率的影响.采用等温量热仪(ICC),X射线衍射分析仪(XRD),热重分析仪(TG),压汞仪(MIP),扫描电子显微镜(SEM)对掺入微晶硅的油井水泥浆体系的水化活性、晶相组成、热稳性和孔径分布进行分析,探索微晶硅改善油井水泥石高温力学性能的作用机制.结果表明:掺微晶硅的油井水