论文部分内容阅读
随着国内外油井开采数目的增加,作为在固井过程中封隔地层、保护井壁的套管的用量也随之日益增加。由于目前套管价格昂贵,使用成本高,井中套管于各种原因损坏比较严重,造成很大的经济损失。在井壁水泥环强度达到要求(>14MPa)后把套管拔出重复使用,这样既能节约使用成本,又能降低维护费用。
在水泥环形成强度后将套管拔出所需要的力很大,目前尚无研究报道。本文尝试根据脱模剂原理在套管表面包裹一层界面脱胶膜,界面脱胶膜(以下简称膜)中的浆料添加剂通过扩散作用渗透到膜周围的水泥浆中,使得膜周围水泥石结构松散,降低套管和膜周围水泥石的界面胶结强度,使之能轻易地将套管拔出。若浆料添加剂对膜周围水泥浆作用区域太大,则会影响套管拔出后膜远端(油井内壁处)水泥石的抗压强度。因此,对套管和膜周围水泥石的界面胶结强度、膜远端水泥石抗压强度的研究成为界面脱胶膜性能的技术难点。
为了对套管拔出做力学性能评价,自制了一套拉出式和压出式模具,用于模拟套管拔出的力学实验。而膜远端水泥石抗压强度的研究则是将模具压出后水泥环分区域做抗压强度测试,判断界面脱胶膜对膜远端水泥环的作用区域。在丁苯乳胶(以下简称SBS胶)中分别加入B(90%水杨酸和10%发气剂)、H(90%松香酸和10%发气剂)和W(90%聚二丙烯酰胺二甲基丙磺酸和10%发气剂)三种浆料添加剂制备界面脱胶膜,通过测试膜的拉伸性能、包裹界面脱胶膜的模具对其周围水泥石的作用时间、作用区域、套管和水泥环胶结强度和膜远端水泥环抗压强度,综合各种性能评价得出最佳浆料添加剂及最佳含量。由于不同地层井下温度不同(论文只考察了50℃和80℃),需要拔出套管的时间不一(1~10d),用相同评价方法得出油井水泥净浆和低密度水泥浆体系中最佳配方的界面脱胶膜厚度范围,并通过扫描电镜(SEM)和X衍射(XRD)判断ES膜对离膜不同距离处水泥浆(石)的作用情况。
实验结果表明,在SBS胶中加入5%的B浆料添加剂,制成的界面脱胶膜性能优越,在净浆体系、80℃和1~10d范围内使用400~1100μm厚度的界面脱胶膜比较理想;在50℃和1~10d范围内使用260~400μm厚度的界面脱胶膜可达要求。在低密度水泥浆体系中、80℃和1~10d范围内使用400~760μm厚度的界面脱胶膜比较合适;在50℃,1~10d范围内使用0~100μm厚度的界面脱胶膜比较合适。