高温高密度水泥浆沉降稳定性调控新方法研究

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:KurtJohns
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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泥体系的抗压强度影响较小,可以实现水泥浆“低温不增稠,高温增稠”,减小水泥石的上下层密度差和强度差,显著提高水泥浆的沉降稳定性.本研究所开发的热增黏聚合物可以有效缓解高温高密度水泥浆沉降失稳问题,突破了传统沉降稳定剂“高温变稀”的技术瓶颈,有助于提高复杂油气井固井质量,保障中国油气资源开采安全.
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深井油气层具有埋藏深、井温高、封固段长等复杂情况,具有耐高温、稠化时间可调、无鼓包、过度时间短等特点的高温固井水泥浆体系,才能满足高温、高压固井的需求.本文研究了固井水泥浆稠化曲线在118℃左右出现鼓包的现象,并通过实验和分析,解释了其机理.在118℃时,水泥水化生成了大量的钙矾石和钾石膏,消耗掉大量的水并在水泥颗粒之间搭接,造成水泥浆假凝,使得水泥浆在118℃左右突然增稠,搅拌后稠度降低,表现为
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
针对油井水泥脆性差,易开裂的本质,本文引入离子响应型水凝胶,通过凝胶的吸水膨胀行为及硅酸盐沉积实现油井水泥裂缝自修复,延长油井的使用寿命,避免因裂缝而引起的结构失效.通过海藻酸钠与Ca2+交联,制备了吸水性良好的多网络海藻酸钠(Alg-Ca2+)凝胶.该凝胶具有良好的离子响应行为,随着体系中Ca2+浓度的增加体积收缩.与普通吸水聚合物相比,其水化初期膨胀性小,减少了致孔性,避免了过高的强度损失.后