加载方式对水泥石气密封性影响研究

页岩气井水泥环的气密封性能至关重要,而水泥环在页岩气井生产过程中所受的载荷复杂,其气密封性必然会受到影响,进而会影响整个井筒的完整性。因此,为了了解水泥环在不同载荷条件下的密封失效形式和各因素的影响规律,在对水泥石进行三轴循环加载试验的基础上,对其渗透率和声发射特性进行监测,研究了水泥石气密封性在不同加载方式下的变化。结果表明:水泥石在加载过程中,有扩容损伤的特性,且渗透率会随着扩容点的出现而迅速升高;循环加卸载峰值高于扩容点应力时,循环加卸载对水泥石的损伤严重,渗透率升高较快,气密封性失效风险明显增大。研究表明,添加增韧材料可以提高水泥石的抗损伤能力,从而提高水泥环的气密封性。

水泥石气密封性实验研究

固井水泥在各种复杂载荷的共同作用下,易发生气密封失效,针对该问题,本研究开展了不同加载方式下水泥石的力学特性分析实验,结合渗透率和声发射监测,对复杂载荷条件下水泥石损伤及渗透性变化进行研究,并分析了它们对水泥环气密封性的影响。研究发现,当水泥石所受应力低于其扩容屈服应力时,水泥石被压缩,渗透率降低,气密封性增强;当水泥石所受应力超过其扩容屈服应力时,水泥石损伤严重,渗透率增大,气密封性下降。循环加载过程中,水泥石损伤、裂缝的出现和发展主要发生在首次循环加卸载过程中。

高温高压气井预应力固井技术研究及现场实验评价

随着石油天然气资源开采规模的增加,油气资源开采难度越来越大,深井、超深井、复杂井、高难度井数量不断增加,固井难度也不断增加,固井质量和井筒完整性面临严峻考验。预应力固井技术作为一项与材料力学相结合的前沿技术,通过先期采用不同的方法对套管周向施加一定的预应力,保证套管刚性的条件下发生弹性变形,外作用力消失后可有效降低水泥环与套管之间微环隙的产生。本文开展了预应力固井技术的研究和现场应用试验,形成了一套适合高压气井的预应力固井工艺技术,总结出预应力固井技术现场施工方案、技术措施,形成了一套预应力固井技术和配套的地面施工工艺措施,用以提高固井第一界面的胶结质量,减少气窜的可能性。