高温高压水泥浆体积稳定性测定仪的研制

针对常用测试方法不能真实模拟井下高温高压受限环境、室内测试结果失真的问题,研制了高温高压水泥浆体积稳定性测定仪。该仪器能模拟井下高温高压条件,可连续测量水泥浆在塑性状态和硬化状态下的膨胀率,数据采集管理软件可记录整个试验过程,并能生成温度、压力、水泥浆高度增量随时间的变化曲线。该仪器有两套测试筒,可进行对比试验。与螺旋测微仪、量筒进行了对比试验,结果表明:对于晶体类膨胀剂,高温高压水泥浆体积稳定性测定仪的测量结果比螺旋测微仪小,数据更真实;对于常规仪器无法评价的发气类膨胀剂,该仪器也能客观评价。试验表明,高温高压水泥浆体积稳定性测定仪可用于评价固井水泥浆的体积稳定性、优选油井水泥膨胀剂和进行水泥浆配方设计,但数据采集管理软件界面不够简洁,需进一步优化。      

一种评价水泥浆沉降稳定性的新方法——微压力波动测试水泥浆滤失—沉降耦合作用

目前的水泥浆沉降稳定性测试方法缺乏对沉降过程的描述。为了提高水泥浆沉降稳定性测试的准确性与科学性,设计了一种微压力波动测试仪,对滤失—沉降耦合作用的水泥浆柱分段压力波动进行测试,据此评价浆体的上、下密度差,并对不同黏度、温度、降失水剂、固相颗粒和触变性的水泥浆稳定性进行了分析。研究结果表明:①水泥浆沉降过程可分为高速期、低速期、稳定期和失重期,高速期滤失可减小浆体的上、下密度差;②滤失量越大、黏度越低、同类材料水固比越大,密度差越大、沉降稳定性越差;③温度对沉降稳定性的影响因降失水剂的协同作用而呈现出无规律性,高分子聚合物类降失水剂效果强于成膜类;④提高水泥浆触变性可改善浆体的沉降分层现象,胶凝强度的形成时间越短,效果越好。结论认为,较之于常规方法,该评价水泥浆沉降稳定性的新方法,可以对沉降全过程进行描述,并考虑了滤失对沉降的影响,更加贴合于井下的实际情况。     

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。      

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。     

高密度水泥浆沉降稳定性评价方法探讨

针对高密度和超高密度水泥浆设计中凝结沉降稳定性迄今仍无依据的问题,研制出了水泥浆凝结沉降稳定性指标确定装置,依据凝结水泥石的纵向抗压强度满足固井质量要求的思想,提出了高密度和超高密度水泥浆的凝结沉降稳定性指标的确定方法。该方法将顶部一段水泥石的抗压强度刚好满足工程对水泥石抗压强度要求的最低值所对应水泥石柱顶部与底部的密度差值,作为水泥浆沉降稳定性密度差值的指标。模拟实验结果表明,利用该装置确定水泥浆的凝结沉降稳定性指标的方法简单易行,可靠性好。用该装置,根据模拟条件下水泥石纵向抗压强度满足固井环空封固要求为前提,提出了高密度和超高密度水泥浆凝结沉降稳定性指标的方法,为施工设计提供了理论依据。     

高密度水泥浆沉降稳定性评价方法探讨

针对高密度和超高密度水泥浆设计中凝结沉降稳定性迄今仍无依据的问题,研制出了水泥浆凝结沉降稳定性指标确定装置,依据凝结水泥石的纵向抗压强度满足固井质量要求的思想,提出了高密度和超高密度水泥浆的凝结沉降稳定性指标的确定方法。该方法将顶部一段水泥石的抗压强度刚好满足工程对水泥石抗压强度要求的最低值所对应水泥石柱顶部与底部的密度差值,作为水泥浆沉降稳定性密度差值的指标。模拟实验结果表明,利用该装置确定水泥浆的凝结沉降稳定性指标的方法简单易行,可靠性好。用该装置,根据模拟条件下水泥石纵向抗压强度满足固井环空封固要求为前提,提出了高密度和超高密度水泥浆凝结沉降稳定性指标的方法,为施工设计提供了理论依据。     

深水深井高温高压水泥石固化养护及制备方法研究

深水深井面临超深、超高温超高压、复杂储层等特殊地质条件,对固井水泥石的综合力学性能提出了更高要求,急需适用于高温高压工况的水泥石固化养护及制备方法,从而准确可靠地评价和优化水泥浆体系。设计并建立了高温高压水泥浆固化养护装置及水泥石制备方法,精准模拟了深水深井高温高压(150 MPa、250 ℃)工况水泥浆固化养护过程,分析对比了不同温度、压力条件下所制备水泥石的单轴抗压强度、抗拉强度等力学性能。结果表明:所建立的高温高压工况水泥石固化养护及制备方法可准确模拟深水深井高温高压井筒工况条件,同时高温高压条件亦可充分发挥水泥浆体系助剂的性能优势,测试发现运用该方法制备的水泥石与常规方法制备的水泥石在抗压强度、抗拉强度等力学性能方面存在显著差异。该方法的提出有利于促进深水深井高温高压水泥浆体系固化养护和水泥石制备技术的发展,为固井水泥浆体系配方优化提供实验方法和技术支撑。     

川深1井固井水泥浆高温沉降稳定性研究与应用

川深1井是一口超深风险探井,完钻井深高达8420 m,井底温度178℃,为保证固井质量,水泥浆高温沉降稳定性至关重要。论文结合水泥浆在井底的顶替和静止自由沉降过程,利用高温高压稠化停机实验结合浆杯底部沉降颗粒层的厚度,建立了水泥浆高温沉降稳定性测试评价方法。基于水泥浆高温沉降失稳机理分析,从液相和固相角度出发,基于红外光谱检测分析提出了有机聚合物液相外加剂耐温能力评价技术,结合环境扫描电镜微观结构观察探明了硅砂粗细搭配以及超细材料微硅、液硅、纳米SiO₂以及胶乳对水泥浆高温沉降稳定性的影响及其作用机理。论文研究满足了1.90～2.30g/cm3水泥浆高温150～180℃沉降稳定性的要求,研究措施应用于川深1井五开油层尾管水泥浆体系设计中,水泥浆高温沉降稳定性良好,固井质量优良率88.1%。      

高温高压气井水泥环封隔能力评价实验研究

水泥环封隔能力是高温高压气井密封完整性评价的关键,根据南海西部油田复杂温度压力环境,研制了一套可施加200°C高温、70 MPa围压及套管内压力、40 MPa环空压力的全尺寸高温高压水泥环封隔能力评价装置;基于该实验装置,考虑水泥浆失重对水泥环应力分布的影响,设置了符合高温高压气井水泥环封隔能力评价的实验步骤,开展了水泥浆养护温度、养护时间、封隔长度以及套管偏心等因素下的水泥环封隔能力评价实验。结果表明,水泥环封隔能力随着养护温度的升高或养护时间的增加呈现先增大后基本不变的趋势;水泥环封隔长度与其封隔能力呈线性关系;套管偏心度越大,水泥环的封隔能力越差;地层与水泥环弹性模量之比越接近于1,水泥环封隔能力越好。     

高温条件下水泥浆沉降稳定性的评价方法

目前国内外对水泥浆在高温条件下沉降稳定性的评价没有统一的方法.但研究表明,即使停机实验正常,高温条件下水泥浆也有可能发生严重沉降,影响固井质量,因此有必要对水泥浆在高温条件下的沉降稳定性进行探讨.采用不同的测试方法对高温水泥浆的沉降稳定性进行了对比评价,实验研究结果表明,采用不同的实验方法测试同一配方水泥浆,得到的水泥浆沉降稳定性结果可能会相差很大;在低温或者不存在剪切的条件下水泥浆的沉降稳定性更好.水泥浆沉降稳定性的测试应按最严格的方法进行,因此推荐了一种沉降稳定性的评价方法.     

Evaluation of the coking resistance of catalysts of steam conversion of hydrocarbons

Translated from Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel, No. 10, pp. 9–10, October, 1991.