深井固井水泥浆凝固阶段的传压效率时变规律

随着油气井向深层超深层发展,地质条件愈加复杂,开采难度越来越大,尤其是高温高压、窄压力窗口地层是固井工程面临的突出难题。深层超深层压力敏感地层固井过程中,精确控制水泥浆柱压力是保障固井安全与水泥环层间封隔质量的关键。为探究凝固阶段水泥浆的失重规律和传压能力,建立了固井水泥浆静液柱压力评价装置和水泥浆传压效率评价方法,结合微量热仪和超声波静胶凝强度仪,测试了水泥浆水化过程不同厚度水泥浆的水化速率和静胶凝强度,最后分析了水泥浆失重和传压效率的时变规律。研究结果表明:①沉降稳定性良好的水泥浆体系,凝固阶段可根据其水化进程将失重分为水化诱导期的平稳阶段和水化加速期的快速降低阶段;②在水化诱导期内,悬浮分散结构的水泥浆静胶凝强度缓慢发展,其失重速率随厚度降低而加快,遵循胶凝悬挂理论,且该阶段液态水泥浆可高效、快速传递顶部压力,传压效率超过95%;③在水化加速期内,水泥浆变为凝胶网架结构,水化产物增强凝胶网架的强度及其与外界面胶结强度,转移固相重力和上部加压值至外界面,降低水泥浆静液柱压力和传压效率,最终使水泥浆丧失传压能力。结论认为,该规律认识可为压力敏感地层固井憋压候凝工艺的高效实施提供实验和理论支撑,为深层超深层油气的高效开发奠定坚实基础。

保压候凝对页岩气井固井质量的影响及机理分析

页岩气井开发过程面临钻压同步的情况,常伴有套变现象发生,影响后期压裂改造。为此,油田采取保压候凝措施预防套变。通过跟踪页岩气井保压候凝后续固井质量情况,发现采取该措施的页岩气井存在质量分界现象,即保压候凝后,在某一井深范围会出现质量反转,固井质量差异明显。通过统计数据与测井曲线图特征分析,探索总结其影响规律,并结合弹性力学厚壁筒理论对其进行了机理分析。对于抗外挤强度高的套管,在满足抗外挤条件下,不建议候凝期间采取管内保压措施。如果必须采取保压措施,建议采用弹性水泥浆、树脂水泥浆等体系进行浆体设计,并合理控制保压值以减小微间隙的产生。另外,还可在重叠段关键位置使用遇烃遇水自膨胀管外封隔器封堵气窜通道,降低后期环空带压机率。

“分段逐级憋压”固井工艺技术研究与应用

固井水泥浆凝结成水泥石过程中的体积收缩会导致水泥石与套管和井壁之间耦合力降低,甚至产生微间隙从而影响固井质量,严重时会导致环空带压。憋压候凝不仅能提高固井质量,而且解决了水泥浆失重引起的压稳问题。在地层承压能力不能满足一次性憋压的情况下,可根据水泥浆在凝结过程中具有塑性体的特征,分时段逐渐提高憋压值以实现环空憋压。分段逐级憋压通过井口把压力分时段传递到正处于凝结区域的水泥浆,正处于凝结区域上部的浆体的凝结时间、高度、密度对传压能力影响较大。上部浆柱凝结时间越长,压力传递能力越低;上部浆柱高度越大,压力传递能力减小;相同的凝结时间和浆柱高度,压力传递能力随上部浆柱密度增加而降低。PX2井177.8 mm+193.68 mm尾管固井作业中采用了分段逐级憋压技术,固井质量合格率达到98.1%,环空无气窜现象,该技术不增加成本,具有较大的推广价值。

裂缝性地层承压堵漏新工艺技术及应用

渝西深层页岩气井在须家河组和嘉陵江组广泛发育裂缝性地层,地层压力系数低,钻进过程中井漏问题突出、常规堵漏措施效果差,严重制约钻完井提速提效。针对上述问题,文章开展了堵漏失败原因分析并提出基于平衡压力法的低密度水泥浆承压堵漏技术,综合运用平衡压力计算方法、高强低密度水泥浆体系及候凝挤注工艺,确保了水泥浆在井筒内及漏层中的驻留与固化,初步实现对低压漏失层的有效封堵,再辅以常规密度水泥浆或随钻堵漏材料,可进一步提高漏层承压能力。该技术在渝西深层页岩气2口失返井中成功应用,一次堵漏成功率高,漏层承压当量密度平均提高0.33 g/cm^(3),为川渝深层页岩气井裂缝性地层承压堵漏提供了理论支持和技术手段。

压力成型条件下成型工艺对GRC力学性能的影响

研究压力成型条件下,成型压力、水胶比和保载时间对预混浇注法GRC的抗弯强度和断裂能的影响.研究表明,各因素对GRC抗弯强度和断裂能影响规律不同.成型压力越大,GRC抗弯强度越高,断裂能越低.压力成型条件下,GRC抗弯强度随着水胶比的变化不明显,但断裂能随着水胶比的增加而大幅增加.随着保载时间的延长,GRC抗弯强度小幅提高,但断裂能变化不明显.不同玻璃纤维掺量时,GRC的断裂能随成型压力的增加而下降的趋势相近.根据试验数据拟合所得的经验公式■能够较好地反映本实验条件下不同玻璃纤维掺量的GRC断裂能(G~*_F)与无压力GRC断裂能(G■)和成型压力(F)关系.

立井工作面承压水流沙层保浆旋喷注浆帷幕支护技术

为解决立井工作面掘进中通过承压水流沙层的技术难题,提出了一种带压保浆旋喷注浆工艺,并进行了有关配套机具的研究。实施立井工作面承压水流沙层旋喷帷幕支护工程设计与施工,得到了承压水流沙层条件下采用带压保浆方法进行旋喷桩施工的单桩成桩工艺参数及固结体材料强度等重要数据,工程效果显示,该技术施工的旋喷桩桩体强度较高,使井筒掘进顺利通过承压水流沙层。

水泥浆失重压力评价技术研究与应用

固井后水泥浆“失重”将导致作用于气层的液柱压力下降,可能引发欠平衡,发生早期气窜。进行准确的失重压力评价是制定固井憋压候凝技术、实现压稳防窜的关键。而目前国内外采用的失重压力经验公式和水泥浆失重测量装置并不能很好地反映井下条件水泥浆失重规律。基于此,采用等比例缩小尺寸方法,研发了一套高温高压水泥浆失重压力评价实验装置,开展了直井和斜井中典型水泥浆失重压力实验。结果表明,初凝时刻,稳定性差的水泥浆液柱压力可能低于等高清水柱,而稳定性好的水泥浆液柱压力可能高于等高清水柱。按照经验法设计环空憋压值,可能憋压不足引发气窜,也可能憋压值偏高压漏地层。因此,提出了一种分段计算水泥浆失重压力的方法,在四川盆地磨溪—高石梯区块高压气井得到检验,指导了环空憋压候凝。固井质量合格,固井后未发生环空气窜。

固井环空逐级憋压候凝方法研究与应用

固井后环空憋压能有效补偿水泥浆失重造成的压力损耗,是目前解决水泥浆失重的常用手段。高压气井裸眼段通常纵向上压力体系多,涌溢同存,常规固井后一次性憋压至较高设计值候凝可能导致井漏发生,而采用偏低的环空憋压值则无法有效补偿压力损耗,候凝期间存在地层失稳。因此,基于固井气窜主要发生的因素分析,采取理论与实践相结合,确定了一种在现场切实可行的环空憋压方法;基于水泥浆超声纵波的传输时间及孔隙压力变化确定水泥浆液-固态变化时间作为环空逐级憋压候凝时间节点;基于水泥浆静胶凝强度及水泥石强度发展时间确定憋压值;实现固井候凝期间全过程压稳,较好解决固井候凝期间发生气窜问题。

WC-Co硬质合金刀片注射成型参数优化研究

采用石蜡基多聚合物粘结剂体系，通过注射成型制备了WC-10％Co硬质合金的ZTKD型号切断切槽刀片试样。通过脱察该月片注射坯及断口形貌，分析注射坯的缺陷情况和质量变化等，研究了温度、压力、保雎时间等参数对WC-10％Co硬质合金注射成型性能的影响，确定了优化值，该注射成型刀片最佳参数为注射温度110℃、注射压力150MPa，保压压力为120MPa，保压时间为2．5-3．08。结果发现，注射温度、注射压力对注射结果影响最大；注射温度太低，喂料流动性不足，温度太高，将容易产生粉末与粘结剂两相分离；随着注射压力加大，注射坯密度也增大，并趋向一最大值，但压力过大，残余应力也大，产品容易变形、裂纹等，脱模也困难；为有效释放注射坯内应力，保压压力应低于注射压力，保压开始阶段，注射坯密度增加明显，随着保压时间的延长，保压压力与注射坯浇口处反作用力达到平衡，密度不再增加。