低密度水泥固井对套管波幅度的影响及其校正方法

在采用声波全波列测井评价固井质量时,由于低密度水泥比高密度水泥的声耦合差,会对评价结果造成很大的误差。通过数值模拟和波形对比,分析了低密度水泥固井对套管波幅度的影响,进而提出了在固井质量评价中的套管波幅度校正方法,把低密度水泥固井的套管波幅度校正到高密度水泥固井时套管波幅度,这样可用常规水泥固井评价标准来进行评价。实际资料处理证明了该方法的有效性。

全波列声波测井评价低比重水泥固井质量向题探讨

本文通过模拟计算套管井中理论波型，分别讨论了钢—水泥—地层胶结好坏三种情况，认为全波列声波测井不仅能评价低比重水泥固结质量，而且还能解决水泥胶结第二界面问题。这对石油工业勘探开发过程中，提高固井质量、防止油层污染，油水窜流等现象有着十分重要意义。

油田水泥固井车柱塞泵的运动仿真和分析

根据设计依据,首先进行柱塞泵液力端的运动分析,利用虚拟样机技术建立固井车柱塞泵部件的三维实体模型,实现它们的虚拟装配及布置优化;具体是运用CATIA进行油田水泥固井车柱塞泵的模型建立和运动仿真,再将模型导入到ADAMS中进行运动分析,根据发动机特性参数,传动系参数以及整机其他参数计算出整车的动力性、稳定性、通过性、制动性等性能参数,实现整机性能测算,并由此优化出装备的最优布置。

奔驰双机双泵水泥固井车可靠性影响因素及改进措施

针对奔驰双机双泵水泥固井车使用中存在的问题,分析了影响因素,提出了改造方案。通过设计和改进,克服了该车存在的缺陷,恢复了使用性能。现场应用表明,该车完全满足实际生产需求,大幅提高了可靠性,对油田在用的特种车辆、工程机械的改造维护提供参考。

液氮泡沫水泥固井工艺及施工技术研究

钻遇低压易渗漏、漏失层或浅表裂缝性等底层,容易出现严重的井漏或井涌事件。本文对液氮泡沫水泥固井工艺及施工技术进行了简单分析。

煤矿瓦斯抽排立眼套管安设及水泥固井工艺探讨

在煤矿瓦斯抽排立眼施工的过程中,套管安设及水泥固井是2个关键性的工序,如果出现失误,便可能产生严重的工程事故,甚至可能使整个工程报废。通过对坪上煤矿瓦斯抽排立眼工程的套管安设及水泥固井工序的施工,吸取了一些套管安设的事故教训,总结了一些套管安设、水泥固井的经验,可对今后类似工程的安全施工提供帮助。

水泥固井质量检测方法探讨和评估

低密度的水泥浆是最近几年才发展起来的一项固井技术。在整个中低压的产层增加的情况下,采用一种低密度的水泥井进行灌浆对于提高单井的相应产能和增加相应的勘探储量以及对于汽油的开发都具有重要的意义,同时也得到了比较充分的应用。但是,因为空心微珠的加入充分的改变了水泥石与水泥浆的本来性能,直接的导致了声幅的测井不可以准确的对固井质量进行评价,这样是不利于该项技术的推广的。所以,对水泥固井相对质量在实际的测量方法上进行了具体的评估和分析,希望可以给有关人士提供参考性意见。

岩盐井水泥固井工艺

岩盐井水泥固井工艺甘肃省地矿局第一水文地质工程地质队杨志刚我队在甘肃省漳县盐井矿区的施工中，在无专门水泥固井设备的情况下，利用自己设计加工的一套固井水泥搅拌及灌注设施共施工岩盐井５个，获得了较好的效果。１岩盐井设计要求岩盐井设计最深为４００ｍ，最浅为...

纳米氧化铝改性地面井固井水泥水化机制研究

随着地面井固井技术发展加快,工程现场对于地面井固井水泥浆的早期流动性及凝结性能有了更高的要求。为了提高固井工程注水泥作业的顶替效率,改善固井工程现场作业应用情况,提出了纳米氧化铝颗粒改性固井水泥的方法,利用核磁共振技术对质量分数为0、0.05%、0.10%、0.15%及0.20%的纳米氧化铝改性水泥浆(水灰比为0.44)在不同水化龄期的水化反应变化特征进行了研究,探究了纳米氧化铝改性水泥的水相分布、物理结合水总信号量变化、峰形指数及迁移速率。结果表明:纳米氧化铝改性水泥浆在水化阶段的T2图谱会出现3个弛豫峰,分别对应絮凝结构填充水(0.1~10 ms)、毛细水(10 ms)、自由水(800~1000 ms);其物理结合水总信号随纳米氧化铝质量分数增加而逐步减少,其中质量分数为0.20%的纳米氧化铝改性水泥浆信号量减少速率最快;峰形指数呈现先上升后下降的趋势,当水化反应进行至600 min时,质量分数为0.20%的改性水泥浆变化速率最快,弛豫峰向短弛豫方向移动速率加快;结合迁移速率将纳米氧化铝改性固井水泥水化反应阶段划分,其水化机制分别作用在4个水化时期:①初始水化期(5~60 min),水化速率未发生明显改变;②加速水化期(60~600 min),纳米氧化铝使水泥浆中物理结合水转化为化学结合水所经历时间变短,水化进程加快,达到促进水泥水化的效果;③稳定水化期(600~1200 min),水泥体系趋于稳定;④延缓水化期(1200~1800 min),物理结合水转化为化学结合水速率变慢,水泥水化进程减慢。研究结论得到,纳米氧化铝改性水泥浆水化时期可以划分为4个阶段,分别起到物理填充、加速、稳定、延缓的作用。在加速期,纳米氧化铝促进水泥的早期流动,有利于水泥浆的泵送及流动,在延缓期,纳米氧化铝延缓水泥的进一步水化进程,利于发展早期强度。其中,质量分数为0.20%的纳米氧化铝改性水泥浆对于水泥水化进程影响最大,促进填充水向结合水的转化,在加速水化期间对于水泥浆水化反应加速程度最大,以此作为依据对现场固井水泥的制备及应用提供指导。

海域天然气水合物地层微生物自修复固井水泥浆的水化控热作用机理

随着深海天然气水合物资源开发的深入,固井技术成为保障开采安全的关键环节。固井水泥浆的水化热控制对于防止水合物分解、确保井筒稳定性具有重要意义。目前,微生物技术在固井水泥浆中的应用已取得初步进展,尤其是在提高水泥浆力学性能方面,但是在调控水化热方面的研究仍相对较少。本研究旨在探索微生物固井水泥浆在深水水合物地层中的应用前景。通过开展水泥浆水化热测试、热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)测试,探究了微生物矿化作用对水泥浆水化热及水化过程的影响机理。本文研究表明,微生物自修复固井水泥浆在降低水化热方面具有显著优势,尤其是在水化中后期,其累积水化放热量较对照组降低了13.19%。微生物矿化反应生成的碳酸钙有效抑制了水泥水化反应,导致水化放热峰值滞后,且在水化过程中持续降低水泥浆的水化速率。此外,微生物自修复固井水泥浆中游离水和水化硅酸钙凝胶的含量均高于对照组,而氢氧化钙含量较低。碳酸钙含量与水泥浆水化放热量之间存在最优值,超过3.0%后,水化热开始降低。本研究为解决深水水合物地层固井水泥浆水化放热导致水合物分解的问题提供了新的技术途径,对于开发适应极端海洋环境的固井水泥浆体系具有重要的参考价值。

ZnFe-LDHs型固井水泥H_(2)S防腐剂制备及性能评价

我国高酸性油气田资源丰富,但在开发过程中固井水泥石将长期受到H_(2)S等酸性介质的侵蚀,严重威胁到油气井的施工和安全生产。针对此问题,采用水热共沉淀法制备了ZnFe-LDHs型H_(2)S防腐剂,并将掺有优选出的ZnFe-LDHs的水泥石置于5%浓度的Na_(2)S溶液中分别在常温及60℃下浸泡1、3、7、14、28 d,通过抗压强度测试、XRD、SEM等表征手段,分析ZnFe-LDHs对水泥石的防H_(2)S腐蚀能力和作用机理。结果表明,晶化温度为90℃下制备的Zn/Fe物质的量的比为(1~4)∶1的ZnFe-LDHs性能较好,均可提高水泥石的抗压强度,且强度随着Zn/Fe物质的量的比增加而增大,即掺加了Zn/Fe物质的量的比为4∶1的ZnFe-LDHs水泥石的作用效果最为明显,其强度增长了10.11%,而经Na2S溶液浸泡后,其早期强度降低,浸泡7 d时其强度相比于浸泡前在常温及60℃下分别增长了8.73%、4.96%,7 d后强度基本趋于稳定,这是由于ZnFe-LDHs能促进水化反应,并在浸泡后期与Na2S反应生成ZnS,提高水泥石的致密性,从而有效防止H_(2)S对水泥石的腐蚀。

固井水泥环内部缺陷超声波检测仿真研究

固井水泥环内部的各种缺陷会导致层间窜流、井口带压等事故。无损检测技术作为一种非破坏性的检测方法,可以对固井水泥环内部的缺陷进行检测。基于超声波在连续介质中的传播规律,采用COMSOL仿真软件模拟压电效应以及超声波在水泥环中的传播状态和反射规律,研究水泥环缺陷反射信号的相关特性。研究结果表明:选择1.0 MHz 5周期Hanning窗调制的超声正弦波作为激励信号,超声探头可以在50μs内接收到水泥环缺陷的反射信号;不同类型的缺陷中,矩形缺陷的检测效果最佳;当缺陷主方向与超声波入射方向垂直时,检测效果最佳。研究结果验证了超声波无损检测技术可以快速准确地确定固井水泥环内部缺陷的类型和位置,同时调整超声波入射角度有助于提升检测效果,可为超声波在水泥环内部缺陷检测中的应用提供一定的指导意义。

固井水泥浆共聚物类耐高温降失水剂的制备及其机理探究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,通过自由基共聚制备了降失水剂FLA。考察了适宜的合成条件,利用FTIR,1H NMR,GPC,TG-DTG对FLA的结构等进行了表征,并研究了含FLA的水泥浆性能。实验结果表明,合成FLA适宜的条件为:m(AMPS)∶m(AM)∶m(AA)∶m(NVP)=4∶3∶2∶1,反应温度50℃,pH=8,引发剂加量0.3%(w),反应时间4 h。FLA的添加降低了水泥浆的流变性能,但搭配分散剂时水泥浆的流变性能满足要求。FLA对水泥石的抗压强度无显著影响。含FLA的水泥浆具有较好的稠化性能。FLA加量为6%(w)的水泥浆在淡水中210℃下失水量小于60 mL,在18%(w)和36%(w)盐水中失水量小于100 mL。FLA各项性能均满足高温下固井技术要求。FLA可吸附在水泥颗粒表面,形成致密的吸附层,降低材料孔隙度,从而控制水泥浆过滤能力,有望应用于超深层油田固井工作中。

浅谈固井水泥浆配方数据库的目的与意义

随着海油勘探开发工作量的不断攀升,油服固井作业量随之增加,固井化验室工作量相应迅猛增加。鉴于此现状,以前靠经验,看个人能力就会使化验室人员应接不暇,陷于疲惫状态。为了跟上现场作业步伐,改善现有状况,固井化验室建立了自己的数据库。一是按照水泥浆体系分门别类进行命名,二是在各水泥浆体系下面再细化命名方式,进而依据水泥浆配方关键影响因素确定固井水泥浆配方数据库的命名原则。水泥浆配方数据库的建立有利于后续作业配方的快速查找、翻阅以及设计,提高了化验室配方构建能力,有效指导了今后水泥浆配方的设计与施工。

纳米材料在二氧化碳地质封存固井水泥中的研究与应用进展

纳米技术的发展促进了纳米材料在固井水泥中的应用。纳米材料具有高比表面积和高反应活性等特点,即使用量少,也能有效改善固井水泥的性能,从而突破封存条件下传统水泥基材料的使用局限。综述了纳米材料对固井水泥的改性作用,分析了应用于固井水泥的纳米氧化物材料、碳纳米材料和纳米矿粉三类纳米材料,重点阐述了纳米材料在固井水泥中的作用机理、改性效果和应用进展。最后对纳米增强水泥基复合材料在CO_(2)地质封存中的应用进行了展望。

硅灰石纤维增强页岩气固井水泥力学性能及影响研究

页岩气作为一种清洁、高效的非常规能源,开采过程中需要进行压裂作业,对固井水泥石提出了较高的韧性要求,本文研究了硅灰石纤维增强页岩气固井水泥力学性能和微观结构。试验结果表明:页岩气固井水泥具备更加优异的抗压强度和抗折强度。掺杂一定量的硅灰石纤维有利于水泥石力学性能的提高,使水泥石具备更好的韧性,硅灰石纤维的最佳掺量为5%~10%。通过微观测试分析发现,硅灰石纤维增强水泥石力学性能一方面是因为硅灰石纤维参与水化反应,消耗氢氧化钙形成水化硅酸钙,提高其与水泥基体的粘结力;另一方面是因为当水泥石受到外力而产生裂纹时,硅灰石纤维能够使得裂纹发生偏转阻碍裂纹的拓展,进而起到增韧止裂的作用。

不同固井水泥浆体系防气窜能力研究

【目的】为了研究常用的几种水泥浆体系防气窜性能,并建立科学的评价方法,同时指导施工现场进行水泥浆体系配方的调整。【方法】在对固井水泥浆发生气窜机理研究的基础上,采用自制的水泥浆防气窜评价设备,建立水泥浆防气窜能力评价方法,测试并研究不同水泥浆体系的防气窜性能。【结果】结果表明,高水灰比不利于水泥浆防窜,防窜材料能够明显提升水泥浆防窜能力。【结论】研究得出,后期水泥浆防窜能力研究应聚焦在高压下模拟水泥浆气窜效果及弹性颗粒材料等方面。

遇CO_(2)自修复防腐固井水泥浆体系研究及应用

针对在CCUS井下难以维持水泥石长期完整性的问题,构建了一种遇CO_(2)自修复防腐固井水泥浆体系。该体系引入了自修复材料以及防腐材料,配合其他外加剂形成了密度1.9g/cm^(3)的水泥浆体系。该自修复水泥浆体系常规性能良好,能够达到固井施工的要求。研究了该体系的防腐性能以及自愈合性能,研究结果表明,腐蚀30d后水泥石的腐蚀深度小于1.00mm,CO_(2)腐蚀后抗压强度增强。腐蚀30d后,造缝自修复水泥石的抗压强度相对增长百分比为149.30%。腐蚀12h和24h后,水泥石的自修复率分别为97.64%和97.97%。本文构建的自修复防腐固井水泥浆体系能够有效推进CCUS技术发展以及助力CO_(2)上百年的封存。

纳米二氧化硅分散方式对固井水泥浆性能影响研究

结合实际固井作业的特点,分析干法分散、高速湿法分散与超声波湿法分散三种不同分散方式条件下纳米二氧化硅对固井水泥浆流动度和水泥石抗压强度、孔隙度、渗透率等性能的影响,利用扫描电镜(SEM)分析不同分散方式对水泥石微观结构的影响。结果表明:分散方式对纳米二氧化硅改性固井水泥浆的效能有着重要的影响,且随着纳米二氧化硅掺量越高,分散方式的影响越明显。当纳米二氧化硅掺量达到1.5%时,采用超声波湿法分散方式制备的水泥浆流动度仍有20cm,水泥石的3d、7d和14d抗压强度分别提高了18.75%、16.53%和12.26%,孔隙度和渗透率分别降低了19.6%和34.9%,内部微观结构变得致密。

基于前馈解耦的固井水泥浆密度控制仿真研究

由于固井水泥浆液位控制和密度控制系统存在大惯性、长时滞和强耦合等问题,传统的PID控制方法难以取得良好的控制效果。提出了一种基于前馈解耦的液位和密度控制策略。首先依据流量守恒和质量守恒原理,采用机理建模法构建了固井水泥混浆系统的数学模型;然后利用数学模型计算水泥混浆系统在稳态工作点的相对增益矩阵,得到了液位密度控制过程的最佳变量配对方式和耦合程度,进一步设计了水泥浆液位和密度控制的前馈解耦控制器;最后基于Matlab/Simulink软件对PID控制和PID前馈解耦控制方法进行了仿真模拟。结果表明:相较于传统PID方法,PID前馈解耦方法能有效补偿液位控制与密度控制的耦合作用,液位控制的超调量减少了26.1%,调节时间从123.503 s减少到32.090 s,密度控制调节时间从62.620 s减少到20.542 s。前馈解耦控制器能较好地提高系统稳定性和缩短响应时间,改善系统控制性能,对于提升固井作业质量和效率具有重要意义。