超声脉冲窄带激励的水泥环第二界面探测方法

如何评价水泥环的第二界面固井质量一直是声波测井领域的世界性难题。该文利用有限元方法研究了基于超声脉冲反射法的水泥环第二界面固井质量探测方法。数值模拟了不同声源脉冲宽度及不同声阻抗地层对第二界面超声反射回波的影响。研究结果表明采用窄带的激励信号源可有效提高水泥环第二界面反射波回波幅度,有望解决水泥环第二界面固井质量评价问题。制作了水泥环第二界面具有胶结缺陷的实验室样品及大型固井质量刻度井,在此基础上开展了基于窄带超声脉冲激励的实验室及刻度井群实验研究。实验结果表明满足水泥环第一界固井质量良好条件,采用窄带的超声脉冲回波技术可有效评价水泥环第二界面固井质量。

提高第二界面固井质量的钻井液与前置液研究

针对提高第二界面固井质量的问题,研究出了多功能钻井液和SF-1冲洗前置液。对这两种体系的性能评价表明:加入矿渣后多功能钻井液的滤失量大大降低,泥饼的胶结强度提高,从而降低了钻井液对地层的损害;加有活性组分的SF-1前置液具有较强的稀释钻井液、降低粘度和切力的作用,提高了钻井液和水泥浆的相容性。现场应用表明,多功能钻井液须与MTC固井液配合使用,才具有提高第二界面固井质量的效果;SF-1前置液改善了水泥环与套管和水泥环与井壁的胶结环境,增强胶结力,提高了水泥浆的顶替效率,有效地提高了固井质量。密度介于钻井液与水泥浆之间的加重前置液在现场使用效果良好,固井质量优质,钻井液与水泥浆界面清晰。

利用声波变密度测井检测第二界面固井质量

从理论正演数值模拟、刻度井试验资料和实际生产井时间推移测井资料3个方面,探索用变密度(VDL)波形评价第二界面胶结质量的方法,提取反映第二界面的胶结状况的特征量.分析结果表明,第一界面胶结良好,而第二界面窜槽的初至波到时总是延迟于第一界面窜槽的初至波,但却比地层波早,其幅度明显小于第一界面窜槽的初至波,但比全胶结的幅度大.这一结果已在试验和部分实际生产资料中得到验证.

改善固井第二界面胶结质量研究综述

固井第二界面胶结质量是决定固井质量的关键因素,而第二界面胶结属于安全薄弱环节,提高固井第二界面胶结质量是一个亟待解决的复杂问题。影响固井第二界面胶结质量的主要因素包括地层条件,井眼形状,钻井液、前置液和水泥浆性能,针对这些影响因素,可取的措施主要有:改善钻固井工艺工具;采用多功能钻井液,利用MTC法或MTA法进行整体界面胶结;改善前置液性能;采用微膨胀性能的水泥浆。

CBMT第二界面成像理论和实验研究

长期以来,固井质量测井主要利用声波法探测水泥环第一界面进而评价固井质量,水泥环第二界面是水泥封隔系统的最薄弱环节,其胶结状况评价则一直是固井质量评价的重大难点,通常只能根据声波变密度测井曲线进行定性评价,第二界面胶结评价是测井追求的目标。该文在中海油服自主研发的扇区水泥胶结成像测井仪器CBMT 基础上,利用CBMT 仪器测量的贴壁全波波形,采取系统的数值模拟配以适当的实验室物理模拟相结合的方式,研究了利用水泥环外侧反射波进行第二界面胶结状况评价的技术可行性及影响因素,得出了在CBMT 仪器贴壁全波波形中,来自于水泥环外侧的反射波幅度与第二界面胶结差扇区大小关系明显,利用其对水泥环第二界面胶结状况进行评价是可行的结论,并对第二界面胶结差扇区分辨率、适应的水泥环厚度及地层条件进行了探讨。

应用声测井全波信息探测第二界面窜槽

采用Ｔｈｏｍｓｏｎ－Ｈａｓｋｅｌｌ型传播矩阵法建立柱状分层介质的声测井模型，针对套管井几种典型的水泥胶结情况，运用数值计算方法全面考察了井内声场特点．指出传统水泥评价测井中单靠地层折射纵波来评价第二界面胶结质量是不可靠的；附加斯通莱波在现行声测井频率范围内非常微弱，很难在实际中得到有效的应用．然而，对伪瑞利波Ａｉｒｙ相和斯通莱波幅度与第二界面窜槽的分析结果表明，在第一界面胶结良好的前提下，这两个测井信息能够有效地反映第二界面的胶结质量．

提高第二界面胶结质量固井技术

分析了影响涩北气田固井二界面胶结的地质和工程因素,通过基于固井二界面整体固化胶结理论的技术研究,并进行了钻井液与添加剂的配伍性室内实验。经过现场9口井试验,采用该固井技术后,使该地区固井一界面优质率达到95%以上,二界面优质率达到80%以上。

影响水泥环第二界面胶结质量的因素分析

固井作业是油气井钻井工程的重要环节之一,油气井固井的第二界面是一个变化极大的界面,水泥环第二界面往往是发生油气水窜的薄弱环节,其影响因素众多。文章对影响固井第二界面胶结质量的因素进行综合分析,建议在钻井施工设计时要为固井施工考虑,形成好的井眼条件,为提高水泥浆顶替效率做好前期准备,提高冲洗液性能,水泥浆顶替时活动套管、使用辅助套管附件,充分清除静止在环空中的钻井液及井壁上的滤饼;采用钻井液转化水泥浆技术,将钻井液滤饼由水泥环胶结质量薄弱层转化为增强层;提高水泥浆的微膨胀性能,控制微间隙产生;水泥浆候凝期间要压稳,防止窜流发生。

浅谈固井水泥胶结第二界面测井评价的难题和对策

固井质量直接关系到油气井寿命、油气井产能和勘探开发的总体效益。笔者从目前最广泛的利用声幅曲线评价水泥胶结第一界面存在的问题出发,提出评价第二界面的必要性,初探几种可行的方法和对策。

提高水泥环第二界面胶结质量的固井技术

本文详细分析了影响水泥环第二界面胶结质量固井技术的因素,并在此基础上对固井技术的实施方法进行阐述,旨在进一步促进我国海洋石油开采事业的健康发展。

基于超声脉冲波的固井质量检测模拟研究

固井的主要目的是建立水泥层间分割,防止油气层与其他层间出现油气水窜通。套管与水泥环(第一界面)或水泥环与地层(第二界面)中任何一个界面水泥密封不好,都会导致水泥环层间分隔问题。因此,准确评价水泥环的固井质量对油气开发尤为重要。该文利用COMSOL软件模拟中心频率为450 kHz的超声脉冲声源,设计出二维模型,得到不同界面、不同微环厚度下的超声脉冲声波反射图。数值模拟研究结果表明,微环存在时的声波幅度相对于完全胶结时的声波幅度要高,因此,用超声脉冲声波定性描述微环是否存在是可行的;在不同条件下,随着微环厚度的增加,反射波的振幅均有不同程度的增加,声波到时及波形变化时长也会增加。

基于偏心式振荡器的井下可移动振动固井系统研制

综合分析了国内外振动固井工艺技术,在下完钻井套管的固井候凝过程中,利用振动固井工具或设备产生振动波,并对套管和固井泥浆产生振动压实效应,可以提高固井完井的质量。现有振动固井工具大多数安放在井口位置,或固定安放在井筒某一处位置,或固定安放在套管底部,且不可回收,不能提高全井段振动固井效果。以偏心式振荡器力学理论为基础,研制了一种可重复利用、可回收的新型井下可移动式振荡器,形成一套完整的振动固井系统,使得在整个固井候凝过程中全井段任意位置都能发挥作用,同时对于正常固井及其他设备不造成影响。室内和现场试验表明:可移动井下振动固井系统对于已候凝2 h以内的抗压强度可提升4%,胶结强度提升7%,同时可显著提高第二界面固井质量,使用方便,操作简单,具有较强的经济性和广泛的推广应用前景。

风化岩地基全螺纹玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆承载特征现场试验

玻璃纤维增强聚合物（GFRP）抗浮锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型材料,与传统的钢筋锚杆相比,它具有比强度高、耐腐蚀性强和抗电磁干扰能力强的优点。基于6根GFRP抗浮锚杆和4根钢筋抗浮锚杆现场足尺拉拔破坏性试验,研究了中风化花岗岩中GFRP抗浮锚杆的承载特征和界面黏结特性。试验结果表明,抗浮锚杆的破坏形式有2种：锚杆和砂浆界面剪切破坏,砂浆和围岩界面剪切破坏。直径为28 mm的GFRP抗浮锚杆和钢筋抗浮锚杆的极限抗拔承载力均为225kN,直径为32 mm GFRP抗浮锚杆极限抗拔承载力为250 kN,能够满足工程实际需要;GFRP抗浮锚杆与砂浆（第一界面）的平均黏结强度为1.50～1.54 MPa;GFRP抗浮锚杆砂浆与围岩（第二界面）的平均黏结强度为0.32～0.37 MPa,略低于钢筋抗浮锚杆第二界面的平均黏结强度;直径为32 mm的GFRP抗浮锚杆第二界面平均黏结强度高于直径为28mm的GFRP抗浮锚杆。在此基础上,进一步分析论证了GFRP抗浮锚杆的破坏机制,为GFRP抗浮锚杆的工程应用提供了理论依据。

岩石力学性能实验与水泥环胶结强度评价

通过对新庄油田4口井不同并深岩心以及固井水泥石的三轴抗压强度实验研究，获得了该油田区块地层岩石和水泥石的密度、弹性模量、泊松比、抗压强度、内聚力以及内摩擦角等，为该区块地应力场的反演研究提供了必不可少的岩石力学参数数据，根据大量实验结果的岩心差应力-应变曲线，把三轴抗压实验曲线划分为了3个典型的区域阶段，根据这3个阶段可以直观地得到岩心的弹性模量和抗压强度数值：提出了水泥环与地层岩石第二界面胶结强度评价标准，地层岩石抗压强度小于等于20MPa时，对水泥环第二界面的胶结强度属于“不稳定区”；地层岩石的抗压强度为20～30MPa时，水泥环第二界面的胶结强度为“次稳定区”；地层岩石的抗压强度在小于等于30MPa时，水泥环第二界面的胶结强度为“稳定区”。并对所研究的4口井不同井深地层岩石与水泥环第二界面胶结强度进行了评价，其评价结果为该区块套管柱强度设计提供了可靠的依据.

滤饼固化剂在元页HF←1井的应用

为了提高页岩气井的固井质量,在元页HF1井244.5mm套管固井时试验应用了滤饼固化剂。采用元页HF-1井实际使用的钻井液和水泥浆,根据自主建立的固井第二界面胶结强度评价方法,评价了GJ-Ⅰ型滤饼固化剂和GJ-Ⅱ型滤饼固化剂对固井第二界面胶结强度的作用效果。评价结果表明,在分别养护3,7,15和30d的条件下,采用滤饼固化剂的固井第二界面胶结强度比常规固井第二界面胶结强度分别提高了629.03%,222.37%,241.43%和273.33%。现场固井试验后的声幅-变密度测井结果表明,封固段相对声幅值≤15%的井段占全井段的93.49%,固井质量为优质。研究表明,滤饼固化剂可大幅度提高页岩气井固井第二界面胶结强度,可提高页岩气井的固井质量。

基于声波变密度测井的固井质量综合评价方法

声波变密度测井作为评价固井质量的主要方法,可以提供第一和第二界面的水泥胶结质量状况.通过从变密度波形中提取套管波和地层波幅度(或能量)值,计算第一和第二界面的水泥胶结指数,用于评价第一和第二界面固井质量.由于地层波在传播过程中受影响因素较多,在使用地层波评价第二界面时需要进行衰减校正、干扰校正等常规处理.在此基础上,提出对地层波幅度进行声阻抗差校正,使最终获得的地层波幅度变化主要反映第二界面水泥胶结状况.同时,分析了微间隙在声幅曲线上的特征.实际资料分析取得了良好的效果.

套管井声波全波列中地层波的幅度特性

套管井声全波中的地层波可以检测固井第二界面的水泥胶结质量状况.地层波不仅受地层衰减、套管波干扰等因素影响,更主要受第二界面两侧的声阻抗差值的影响.为此,基于固体介质的声势函数和界面的边界条件,推导了固-固界面纵横波的反射系数和透射系数,以及第一临界角入射情况下反射系数和透射系数的近似公式,并且分析了透射系数与声阻抗之间的关系.数值计算结果发现,地层波幅度随第二界面两侧声阻抗差增大而减小,且这种关系是非线性的.基于临界入射的透射系数,对经过衰减校正和干扰校正的地层波进行声阻抗校正,消除地层声阻抗对地层波幅度影响.使用地层波幅度评价第二界面的水泥胶结状况,并在实际资料处理中见到了好的效果.

轴对称套管井井孔声场特征分析

为了给检测套管井固井水泥胶结质量提供依据,采用实轴积分方法研究了不同胶结情况下的套管井井孔声场.结果表明:第一界面发生窜槽时,会产生一个沿着钢套管传播的振铃信号;第二界面发生窜槽时,会产生沿着钢套管和水泥层复合体传播的伪瑞利波信号;2个界面同时窜槽时,能接收到一个传播速度约等于钢套管纵波速度的振铃信号,但是它的波形振动频率较低.另外,不同的胶结情况,在二维谱中会产生特点不同的耦合变形.

形成多个界面,一定能提高洗涤效果吗?

生产实践说明:流态化洗涤在正常状态时,形成上稀下浓的两相段,两相段之间有一明显界面。在界面上下有一浓度突变,甚至达一个数量级。也就是说,界面在洗涤中起重要作用或是决定性的作用。在操作中,只要界面稳定,洗涤效果就好。否则,洗涤作用就受到破坏。

冲击能量下锚固围岩的损伤及控制研究

以发生冲击能量事件的耿村煤矿13230下巷为例,通过现场测试冲击后围岩的强度、结构、锚杆锚索锚固力等指标,对冲击载荷作用下围岩及锚固系统损伤失效机理进行了研究。结果显示,在冲击载荷作用下,巷道围岩节理、裂隙进一步发展,强度和完整性极大降低,冲击后直接顶泥岩强度下降了73.3%,两帮煤体强度下降了63.6%,导致锚固系统锚固第二界面强度较低,在高预紧力作用下极易拉脱,导致整个锚固系统失效。提出采用全长锚固高预应力强力锚杆、配合鸟笼锚索联合支护,增加锚固剂与钻孔孔壁之间的粘结面积,可以有效提高锚固系统薄弱环节抵抗冲击载荷的能力,现场实施效果显著。