CO_(2)腐蚀-应力耦合下固井水泥环密封完整性

CO_(2)地质封存过程中,与地层围岩中的水反应后腐蚀着固井水泥环,腐蚀损伤和套管内压(应力)耦合作用极大地影响着水泥环的密封完整性。基于CO_(2)腐蚀实验,获得不同腐蚀程度水泥石材料力学性能参数,采用混凝土损伤塑性(CDP)本构模型和Mohor-Coulomb准则描述腐蚀前后水泥环的应力-应变行为,利用ABAQUS软件建立考虑CO_(2)腐蚀与应力耦合作用的井筒组合体(套管-水泥环-地层围岩)有限元分析模型,分析和探讨了套管内压和腐蚀时间对水泥环完整性的影响。结果表明,较高套管内压下,井筒水泥环发生弹塑性变形,出现结构损伤,套管与水泥环界面易形成微间隙;受腐蚀和套管内压的耦合作用,水泥环更易于出现完整性失效问题,相比较于未腐蚀水泥环,腐蚀水泥环受压后径向应力、等效塑性应变、微间隙以及拉伸和压缩损伤均较大,与之相反,塑性半径是减小的;微间隙与拉伸和压缩损伤受腐蚀时间的影响不明显。

中深层地热井开采对套管与水泥环性能影响的研究

地热井开采过程中井筒热流体造成的瞬时高温条件下,对套管的力学性能有较大的影响。本文基于套管-水泥环-地层岩石稳态热传导数学模型计算井筒温压场,建立中深层地热开采放热与套管相互作用力学评价的数学模型,并对地热开采放热对套损的影响进行有限元计算和试验模拟,得到以下结论:在地热开采井筒放热作用下,使套管产生了较大的椭圆度,削弱了套管的抗挤强度。当内压达到90 MPa、套管内温度为30℃时,在地层径向压力不等的情况下,内壁面应力分布极不均匀,应力最大差值为560 MPa,应力沿周向分层分布,受到地层径向压力大的一侧出现大范围的应力集中区域。随着温度的升高,套管的位移云图变化不大,最大位移值略有增加。当温度达到120℃后,套管处于较为恶劣的热力环境,热应力的变大导致套管塑性变形严重,同时内压增大到120 MPa时,套管内壁整体呈高应力状态,更易导致壁面出现塑性破坏。研究成果对研究地热开采放热对套损的影响规律,对评估套管的受力环境、水泥环强度、水泥环微间隙宽度等参数提供指导意义。

套管、水泥环及井壁围岩组合体的弹塑性分析

基于多层组合厚壁圆筒理论,建立了套管、水泥环及井壁围岩组合体的力学模型,对均匀地应力作用下的组合体进行了弹塑性分析。推导了弹塑性条件下套管、水泥环及井壁围岩组合体的应力分布表达式,分析了线弹性、完全塑性等不同状态下组合体的受力特点,分别讨论了水泥环弹性模量对不同性质地层内套管外挤载荷的影响规律以及组合体的塑性极限问题。研究结果表明,水泥环的理想性能应为高强度、低刚度。其机理是利用高强度抵御地层载荷,利用低刚度降低载荷传递系数,从而达到保护套管的目的。由此,应加强新型高强低刚塑性水泥的开发。

基于水泥石实验数据的水泥环力学完整性分析

气井环空带压是高温、高压、高酸性气井开发中面临的一个重要难题。为此,针对从固井到生产作业中影响固井水泥环力学完整性的问题,采用弹塑性力学理论,建立套管—水泥环—地层系统耦合力学模型,求解水泥环Tresca应力和径向位移。结合龙岗气田X井尾管固井水泥石三轴应力实验获得的弹性模量、泊松比、抗压强度、屈服应变等岩石力学参数,进行了尾管固井段水泥环力学完整性评价:①固井初期,同一井深处,井筒内压力越大,水泥环受到Tresca应力和水泥环径向位移越大;相同内压下,随着井深的增大,水泥环受到的Tresca应力变化很小,但水泥环径向位移增加较为明显。②生产阶段,由于井筒内压力逐渐降低,水泥环受拉应力作用,水泥环移动方向与固井初期移动方向相反,随着压力的降低,在同一井深处,水泥环受到的Tresca应力和水泥环径向位移都变大;随着井深的增加,Tresca应力和径向位移逐渐增大。评价结论认为该井测试及生产期间不会引起尾管段水泥环力学完整性失效。

Peel-away塑料薄膜鞘结合输尿管镜气压弹道碎石术治疗女性输尿管中下段复杂性结石的临床应用价值

目的:探讨Peel-away塑料薄膜鞘结合输尿管镜气压弹道碎石术治疗女性输尿管中下段复杂性结石的临床应用价值。方法:选取2014年5月-2018年5月期间收治的输尿管中下段复杂性结石患者84例,均为女性,根据随机数表法随机分为观察组和对照组,每组各42例,其中对照组患者给予输尿管镜气压弹道碎石术治疗,观察组患者采用Peel-away塑料薄膜鞘结合输尿管镜气压弹道碎石术治疗,比较两组患者碎石成功率,观察两组患者手术相关指标(手术取石时间、出血量、术后住院时间、住院费用),对两组患者肾功能相关指标(SCr、BUN、IgG)进行比较,并观察两组患者并发症发生情况。结果:经过比较,观察组患者碎石成功率和碎石清除率均高于对照组(P<0.05)。观察组患者取石时间、出血量、住院时间、住院费用均明显少于对照组(P<0.05)。治疗前,两组患者SCr、BUN、IgG差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,两组肾功能指标均降低,且观察组SCr、BUN、IgG降低程度更加明显,差异有统计学意义(P<0.05)。两组并发症发生率差异有统计学意义(P<0.05)。结论:Peel-away塑料薄膜鞘建立桥鞘通道可改善女性输尿管中下段复杂性结石患者肾功能指标,降低术中出血量、住院时间等指标,且并发症较少,值得临床进一步推广。

不同增塑剂对氯化聚乙烯电缆护套的性能影响

针对氯化聚乙烯(CPE)电缆护套在挤出过程中对流变性能的要求,研究了对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、环烷烃油、200~#溶剂油、芳烃油等常见橡胶软化增塑剂对CPE基电缆护套硫化性能、物理机械性能和热性能等性能的影响。结果表明,对苯二甲酸二辛酯的加入会明显缩短胶料的焦烧时间和正硫化时间,缩短率分别为44%和63%。环氧大豆油则会明显延长胶料的焦烧时间和正硫化时间,延长率分别达到234%和71%。增塑剂的加入均会导致胶料100%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、硬度和热稳定性的下降,但能提升胶料的耐低温性能。DOTP和1~#环烷烃油的加入使胶料的玻璃化转变温度下降了47℃。综合各项物理机械性能,CPE用较好增塑剂为2~#环烷烃油。

模拟压裂作用对水泥环密封性破坏及改善研究

利用全尺寸水泥环密封性评价装置,研究了多段压裂作用下水泥环的密封完整性。分析了密封性破坏的机理;并提出了相应改善措施和评价标准。试验结果显示基浆水泥环在压裂交变应力作用下,加卸载次数较少时,水泥环密封完整性即遭到破坏;密封性失效发生在卸压阶段水泥环与套管之间的界面处。表明在套管内压高应力作用下,弹性模量较高的基浆水泥环中产生较大的应力,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;卸载时套管弹性回缩,水泥环中塑性变形不可完全恢复而存在残余应变,导致二者在界面处的变形不协调一致而引起拉应力。随着压裂应力交变次数的增加,水泥环塑性变形不断累积,卸载后的残余变形和拉应力也随之增大。当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,水泥环密封性破坏。采用掺入胶乳、弹性粒子等形成弹塑性水泥石,弹性模量降低并保持较高的抗压强度,压裂作用时水泥环中产生的应力相对其抗压强度较低,产生的塑性变形较小,因此提高了水泥环保持密封完整性时压裂应力交变的次数,改善了水泥环的密封性。

三孔插座护套注射模优化设计

针对三孔插座护套注射成型时外形产生严重缩痕的问题,在制品结构不可改、调整注射工艺不可行以及增加模具排气孔、改善浇口达不到理想效果的情况下,通过在插座护套内增加一塑性芯块再进行注射成型的设计,很好地解决了制品外形缩痕的问题,为解决类似制品成型不良的问题提供了一种新思路。

页岩气井套管内压周期变化对水泥环密封失效的实验研究

压裂、回注、储气库注采等作业将造成套管内压的循环变化,最终导致水泥环的密封失效。针对前人套管内压循环变化造成水泥环密封失效破坏的实验研究并结合最新的实验结果,分析了是否考虑地层岩石约束两种井眼系统工况条件下的水泥环失效破坏方式。分析结果显示:未考虑地层岩石约束的实验易导致水泥环的周向拉伸破坏而产生径向裂纹;套管-水泥环界面过渡区的存在能降低水泥环的径向压应力和周向拉应力,从而降低水泥环产生拉伸破坏的风险;考虑地层岩石的约束时,水泥环内外界面受到套管和地层岩石的径向和周向约束,阻止了已经达到拉伸强度极限的水泥环发生拉伸破坏而产生径向裂纹的趋势;套管内压增大时,井下工况中水泥环主要发生塑性屈服破坏产生微环隙,基本不会发生周向拉伸破坏。研究成果可为固井优化设计提供参考。

交变压力下固井界面微间隙产生规律研究

针对油井长期服役过程中的固井界面微间隙产生机理及规律问题,对比国外学者的经典试验,利用ABAQUS有限元软件对套管内压交变作用下的固井界面力学响应进行了模拟分析。分析结果表明,当套管和水泥环应力均处在弹性范围内时,没有微间隙产生;而在高应力作用下水泥环中存在塑性残余变形时,套管内压交替变化将导致套管、水泥环和地层界面变形不再协调,将可能脱开产生微间隙。因此得出结论:套管内压交变作用下的水泥环塑性残余变形是导致微间隙产生的主要原因之一。进一步对影响微间隙尺寸的关键因素及规律进行分析,指出套管内压值越大,产生微间隙的可能性就越大,套管内交变压差越大,微间隙的尺寸就越大;在套管内交变压力作用下,软地层比硬地层固井界面更容易产生微间隙;同时,选用低弹性模量水泥固井界面产生微间隙的可能性则会降低。研究结果对环空带压和环空窜流的产生原因及预防具有重要意义。

高温加热电缆结构设计

高温加热电缆是在大功率或高温环境下使用的加热电缆。根据其使用特点,应选用不易氧化的合金或镀层金属作为发热元件,以耐高温的氟塑料作为绝缘和护套材料,屏蔽结构和材料的选择要充分考虑屏蔽效果和高温环境下的稳定性,保证电缆的长寿命。

固井水泥环不连续对套管力学性能的影响分析

固井过程中,固井质量不合格的情况经常发生。以青海油田某口井作为研究对象,建立平面应变力学模型,假设研究截面套管与地层之间的环空中有1/4未被水泥充填,采用有限元软件ABAQUS模拟套管的变形过程。计算结果表明:①由于固井水泥环不连续,该侧套管没有水泥的支撑和保护作用,在非均匀地应力作用下,套管极易发生变形损坏。②套管内压Po和水平地应力P1固定,改变水平地应力P2,当P2增大到一定值时,B点附近的套管内壁率先发生塑性变形,如果P2继续增大,套管内壁的塑性区域会逐渐增加,并向套管外壁延伸,直到套管整体发生塑性破坏。④水泥环的不连续改变了套管内壁的应力分布,从而使得等效应力曲线上最大的等效应力值不是在B点,而是发生在B点附近套管内壁处。该分析为改善固井质量采取有效措施提供了可靠的理论依据。

地下污染水质对电缆塑料外护套非电气性能的腐蚀影响

介绍了一次典型事例,通过水质分析、破坏性试验、表面检查,发现污水对外护套腐蚀很严重。提出了当前情况下和其它污水环境下的地埋电缆处理措施,对同类型情况具有借鉴作用。

特种工程塑料轴承座孔金属套的设计与分析

针对特种工程塑料在零件成型过程中收缩率大、机械加工性能不高的特点,采用在注塑模具中镶嵌由钢或者铸铁制成的金属套的办法,来获得轴承座孔的安装结构,然后经过机械加工获得高精度的轴承座孔,使其尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等指标能够满足轴承安装和工作的需要,并根据机械加工过程和零件的工作环境推导出金属套设计计算的相关公式,为推广工程塑料在更复杂机械结构中的应用提供技术支持。

固井水泥环受内压时的弹塑性变形数值模拟

为确定固井水泥环在套管试压和压裂时的弹塑性变形规律,分析微环隙形成机理,基于弹塑性力学原理,根据厚壁圆筒理论,计算水泥环受内压时的弹性变形,并以理论计算结果验证ANSYS有限单元法研究水泥环受力与变形规律的可行性;采用有限单元法,构建物理模型,数值模拟研究水泥环受内压以及泊松比、弹性模量对弹塑性变形规律的影响。针对具体施工与增产措施,该方法可进行水泥环密封完整性的适应性评价,为固井水泥力学性能优化和调整提供参考与依据。

差分拉曼光谱结合聚类分析检验电线塑料外皮研究

为建立一种高效准确的差分拉曼光谱检验电线塑料外皮的方法,利用便携式差分拉曼光谱仪测得了35个不同品牌不同类型的电线塑料外皮的差分拉曼光谱数据;再根据样品的主要成分和所含填料的不同,对样品进行初步分类;利用主成分分析对初步分类后的拉曼数据进行降维,再利用系统聚类将样品分组,最后应用K-均值聚类分析对分组结果准确性进行检验。其中,对于同组样品,可以用拉曼特征峰的相对峰高比进行区分。结果表明,当并类距离为1时,I-1组样品(只含滑石粉的白色样品)可分为7个小组,实现了对样品的区分;该方法不破坏检材,操作简单,可为微量物证检验和公安机关办案提供帮助。

水泥环传热特性对套管弹塑性损伤的影响规律研究

水泥环周向缺失致使套管承载能力受到影响,且水泥材料传热特性对套管弹塑性损伤有重要影响。运用ABAQUS建立了套管、不同传热属性含缺陷水泥环和地层耦合系统的有限元计算模型。研究了水泥材料传热属性、水泥环周向缺失开度、温度场对套管弹塑性损伤的影响规律。结果表明:热传导率较高的水泥材料下完整井筒套管屈服温度更低,完整井筒与水泥环周向缺失井筒套管屈服温度相差较大,水泥环缺陷导致温度分布不均且热传导率更高的水泥材料产生更为不均的温度场,水泥环周向缺失对套管塑性损伤影响很大,热传导率低的水泥材料使得套管的塑性变形增加率更大。

环保型铁路贯通地线导电塑料护套挤制工艺分析

在开发环保型导电塑料护套综合贯通地线成功实践经验的基础上,对新型环保铁路用贯通地线导电塑料护套挤制工艺进行总结与分析。

页岩气井水泥环完整性研究

四川盆地内的几个国家级页岩气示范区气井环空带压、套管变形等问题较为突出。为此,通过分析页岩气钻完井过程井筒内压力变化的条件,建立了计算井筒压力变化全过程的应力—应变状态下的套管—水泥环—围岩体系弹塑性力学模型,应用该模型分析了变内压下第一界面、第二界面微环隙的产生和发展,进而结合实际现场数据进行计算。结果表明:(1)加载过程不会产生微环隙,但加载内压的大小决定了水泥环塑性变形的程度;(2)卸载时内压的降低将导致界面受拉,从而产生微环隙,破坏水泥环的完整性;(3)可以通过优选水泥浆配方,提高水泥环力学性能,结合施工工艺措施优化来保障页岩气井水泥环完整性。13口井的现场试验应用结果表明,水平段固井质量平均优质率达92.67%,其中已投产的11口井均未出现环空带压,有效地改善了页岩气示范区的气井环空带压问题。该项研究成果可为同类区块固井水泥环完整性管理提供帮助。

周围神经损伤与再生中施万细胞可塑性的研究进展

周围神经损伤后具有适宜轴突再生的微环境,这与周围神经损伤后施万细胞的可塑性密不可分,现阐述施万细胞可塑性的研究新进展,为促进周围神经良好的再生修复提供基础知识。