温度对水泥石机械性能非线性影响规律及原因分析

为了表征长封固段固井水泥石在温度梯度下的机械性能,研究了不同温度下水泥石机械性能非线性变化规律并分析了原因。通过检测在用水泥石在30～160℃温度区间下的机械性能,分别建立了水泥石抗压强度、杨氏模量及泊松比随温度变化的关系曲线,同时拟合了水泥石机械性能随温度变化的函数关系式,并形成了考虑温度对水泥石机械性能影响的非线性物理方程;利用热重和XRD实验,对不同温度养护的水泥石进行了物性分析,通过SEM对水泥石的微观形貌进行了对比分析,初步探索了温度影响水泥石机械性能的内在原因。研究发现:相同养护天数下,水泥石在60℃及80℃条件下,机械性能存在突变区间,而80℃以上养护的水泥石其机械性能没有显著差异,同时发现温度介于突变区间以下,机械性能呈二次函数变化,高于突变区间则呈指数函数变化;结合微观分析结果发现,水泥石水化产物及水化程度的不同,是导致水泥石机械性能存在突变区间的原因。      

水泥石碳化腐蚀影响因素及抗腐蚀方法研究

在潮湿的环境下,油气构造中富舍的C02对水泥石产生碳化腐蚀,使水泥石渗透率变大、抗压强度降低,诱发流体窜流、塑性地层井壁坍塌等事故,造成很大的经济损失.分析认为,C02腐蚀水泥石的机理主要有淋滤作用、溶蚀作用、碳化收缩作用和高矿化度地层水的协同作用.通过C02腐蚀水泥石的试验得知:时间越长,腐蚀深度越深;压力越高,腐蚀速度越快;在压力相同的情况下,温度越高,腐蚀速度越慢.根据C02腐蚀水泥石速度的主要影响因素,指出了水泥石抗C02腐蚀的技术原理,并提出了提高水泥石抗C02腐蚀的方法.     

CA地区低渗砂岩动静态弹性模量转换关系研究

在油气开发中,岩石动静态弹性模量转换关系的研究对于储层可压性以及压裂效果评价尤为重要。选取CA地区4口取心井23块岩样开展室内纵横波测量实验和三轴应力实验,建立了纵横波时差关系、纵波时差与体积密度关系,并在此基础上,建立了动静态弹性模量的转换关系模型。利用未参与建模的6块样品做精度对比和可靠性分析,计算的静态杨氏模量和泊松比与实验测量值都分布在对角线45°线上,静态杨氏模量计算的绝对误差平均值为0.623 GPa,泊松比计算的绝对误差平均值为0.022,说明此次实验建立的动静态弹性模量转换关系精度满足生产需要,为评价地层可压性及设计合理的压裂方案提供技术支持。     

低渗储层动静态渗吸采油效果实验研究

渗吸采油是低渗、超低渗储层有效开发方式之一,明确动、静态渗吸采油特征差异,评价影响渗吸效果的主控因素敏感性一直是该类储层渗吸采油研究的核心。基于低渗储层基质岩心,开展了动、静态渗吸对比实验,分别评价了初始渗透率、孔隙结构、渗吸压力、裂缝、边界条件及渗吸介质等因素对低渗储层渗吸驱油效果的影响。研究结果表明：1)在静态渗吸实验方法下,随着渗吸压力的增大,采出程度呈现先增大后减小的趋势;孔隙结构越好,较高初始渗吸速度的持续时间越长,渗吸驱油效率越高;随着初始渗透率、渗吸表面积及界面张力的变大,渗吸采收率呈上升趋势。2)在动态渗吸实验方法下,采出程度、驱油速度与渗吸压力呈正相关趋势,其余因素对渗吸驱油效果的影响规律与静态渗吸驱油规律基本一致。3)相较于静态采收率,动态采收率在渗吸-驱替的协同作用下明显更高;此外,驱替作用对采收率的贡献程度与渗透率、孔隙结构、渗吸压力以及岩心端面开放程度呈正相关趋势,与表面活性剂溶液界面张力呈负相关趋势。该研究成果对低渗储层渗吸采油方式优化具有一定借鉴价值。     

动静态资料相结合精确求取渗透率的方法

针对以孔隙度渗透率之间的指数关系为模型解释渗透率时精度不高的问题,提出了一套完整的动静态资料结合求取储层渗透率的方法.根据不同沉积微相渗流特征的差异性建立不同沉积微相渗透率的表达方式,并建立一个精度判别指标,对解释精度进行客观评价.利用试油试采的动态资料对静态解释结果进行动态校正,求出能够比较客观地反映出原始地层的渗流特点的动态渗透率.利用该方法在葡萄花油田三断块进行测井评价取得了良好的效果.     

电气浮含油污水处理工艺室内静态试验研究

电气浮除油与杀菌机理：电气浮除油杀菌的机理为：在电极上加一定的直流电压，则会在电极上发生电化学反应。由于水的电解及有机物的电解氧化，在阳极、阴极表面上产生的气体(如H2，O2，ClO2，Cl2等)呈微小气泡析出，气泡在上升过程中，可粘附水中杂质微粒及油滴浮到水面，从而去除悬浮物和油类。电解时，不仅有气泡的上浮作用，而且还兼有凝聚、共沉、电化学氧化及电化学还原等作用。     

金刚石钻进试验相似理论的研究

根据相似理论得出实验室微钻与实钻的相似条件，并由此推导出两者之间的相似准则。结果表明，相似准则只与钻头的结构尺寸有关，且为定值，以此即可在室内进行相似于现场实钻的试验研究。     

高温水热条件下水泥石强度衰退的研究

本文研究了几种常用油井水泥在高温水热条件下水泥石抗压强度衰退的规律,提出了掺加适当比例石英砂(SiO2)抑制水泥石高温强度衰退的方法。方法表明是行之有效的。本研究对深井、超深井及地热井的固井水泥浆设计具有一定的指导意义。     

自相关分析技术诊断离心泵气蚀的试验研究

吸入压力脉动是离心泵气蚀的重要特征之一。现文在气蚀发展的不同阶段,测试了吸入压力脉动信号的自相关函数图形,分析认为,自相关技术是诊断离心泵气蚀故障的有效手段,所得结论有助于离心泵的气蚀探测。     

动态试井曲线与静态地质资料量化关系研究

深化对复杂碳酸盐岩储层认识,必须加强动静态地质资料的有机结合。多年以来,人们基本上局限于动静态资料间定性的结合。经探索,研究了动静态资料间的数学关系,建立了数学回归模型。利用该模型可大致预测试井曲线区间类型,特别对于优化试井开关井时间具有重要意义。     

橡胶粉对油井水泥石力学性能的影响

针对油井水泥环抗冲击能力差、层间封隔易失效等问题,系统研究了橡胶粉对油井水泥石力学性能的影响。采用表面活性剂对橡胶粉粒子表面进行亲水处理,解决了橡胶粉粒子在油井水泥浆中的憎水及团聚现象。力学性能测试表明,橡胶粉在油井水泥浆中应用的适宜粒径为0.15~0.18 mm,适宜的加量为2%,加量过大不利于水泥石抗压强度和抗折强度的发展。微观研究表明,橡胶粉粒子部分充填于空隙结构之中,部分充填于水泥晶体颗粒之间,有效增大了油井水泥石受压前期塑性变形能力和受压后期弹性变形能力,当水泥石受冲击力作用时,橡胶粉粒子发生弹性变形将产生力的缓冲并吸收冲击能,从而提高油井水泥石抗冲击破坏的能力。     

深水油气井浅层固井水泥浆性能研究

针对深水油气井浅层固井存在的逆向温度场,对水泥浆在低温下的稠化时间、抗压强度和流变性能进行了分析,结果显示:在低温下水泥浆的稠化时间明显延长,抗压强度发展缓慢,流变性能变差。因此,针对深水固井试验中温度模拟方法与陆地固井的不同,介绍了深水固井循环温度和静止温度的确定方法,设计了可以用来测试深水固井水泥浆性能的稠化试验装置及静胶凝试验装置。同时设计了不同密度的深水固井水泥浆配方,并对其性能进行了测试,结果表明,所设计的不同密度深水固井水泥浆,在低温条件下早期强度发展快（4 MPa/16h）,流变性好,防气窜能力强,沉降稳定性能好,能满足深水表层套管固井的需要。      

改性碳纳米管对水泥石力学性能的影响

为满足储气库和高压油气井对水泥石力学性能的要求,优选了改性碳纳米管TNIMH4(—OH)和TNIMC6(—COOH)。考察了他们对水泥浆综合性能及水泥石力学性能的影响。通过抗压强度实验可知,掺入0.01%的TNIMH4能使水泥石强度增加4.32%;掺加0.07%的TNIMC6能使水泥石强度增加19.18%,当TNIMC6与TNIMH4加量相同时,添加TNIMC6的水泥石强度大于添加TNIMH4的水泥石强度。通过三轴岩石力学实验可知,添加TNIMC6的水泥石的三轴抗压强度比空白组增加了41.21%,弹性模量由3 692.5 MPa增加到4 366.5 MPa。通过扫描电镜观察发现,低加量的碳纳米管能在水泥石中较好地分散,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管在水泥石中开始出现团聚现象,增大了水泥石的不均质性,影响水泥石的强度。     

HX-FL01多功能固井水泥外加剂的试验研究

介绍了一种合成的新型多功能固井水泥外加剂HX-FL01，该外加剂本身具有降失水、分散减阻、自调凝、抗盐、抗污染等功能。加入该外加剂的水泥浆具有良好的综合性能。该外加剂独特的自调凝功能是在分子结构上预先植入了潜在的缓凝因子，通过温度的作用，使潜在的缓凝因子得到激发而发挥出其作用。配合高温缓凝剂，其使用的循环温度范围为40～180℃。     

井内水泥环物性变化及影响因素分析

大庆油田调整井固井质量由于检测时间的延长,固井质量优质率大幅度降低,已不能满足油田开发对固井质量的要求,调整井固井质量亟待提高。结合A级油井水泥原浆的物性和地层的物性,分析了在延时条件下影响声变差异的原因。通过水泥强度分段增长曲线分析,水泥浆 (石)表观体积收缩、渗透率、孔隙度、毛细管力、弹性模数以及地层水渗流的冲蚀作用等随时间的变化规律研究,提出了在延时条件下声变的差异是由于地层流体状态、地层应力状态等的不同而引起的。建议通过调整和控制地下情况,来改善声变差异。结合大庆油田调整井的实际情况,给出了采用A级油井水泥原浆固井保证固井质量的边界条件是地层压力小于 12MPa,层间压差小于3MPa,地层弹性模数大于 2 0GPa。萨南油田的矿场试验表明,若地下环境相对稳定,固井后 15d测声变的固井质量是能够保证的。     

Properties and Application of Oil-well Cement Enhanced with a Novel Composite Toughening Agent

Brittle fracture of cement sheath, induced by perforation and stimulation treatments, can cause cross flow of formation fluid and increase casing damage. A novel agent XL was developed for solving the problem. Experimental results showed that the toughness of the set cement containing XL was improved remarkably. The engineering properties of the slurry containing XL, drag reducer USZ (0.2% BWOC), filtrate loss additive F17B (1.2% BWOC) and crystalloid expanding agent F17A (3% BWOC) could meet technical requirements of cementing operation. After perforation, good quality cement sheath enhanced with XL was observed by CBL/VDL logs in a deep well.     

碳纤维改善水泥石韧性实验研究

1. Introduction As oilfield development gradually steps into the mid- and late- stages, many measures, such as water injection, acid fracturing and thermal recovery are being taken. Then high-pressures in wellbores easily result in the brittle fracture of…     

耐酸性气体腐蚀水泥添加剂DC206的研制及性能评价

为了满足酸性油气田勘探开发的需要,在系统分析CO2和H2S在湿环境下腐蚀水泥石机理的基础上,开发了DC206防腐蚀剂。室内性能评价试验表明,在常规水泥浆中加入DC206,经CO2或H2S腐蚀21 d后,水泥石的强度损失和渗透率增高趋势得到有效抑制,与基本水泥相比有较大改善。通过分析腐蚀产物和水泥石微观结构可知,DC206的主要作用机理是:DC206首先消耗掉水泥石中的Ca(OH)2,降低了水泥石碱度,使水泥石在CO2和H2S环境下的腐蚀反应速度大大降低;在CO2腐蚀环境下DC206能够有利于腐蚀产物CaCO3转向方解石结晶,而方解石的晶体排列紧密,可提高水泥石强度,降低其渗透率;在H2S腐蚀环境下,由于DC206消耗掉水泥水化产生的Ca(OH)2,使H2S不能直接与Ca(OH)2反应生成具有膨胀作用的二水石膏,从而能减少水泥石中的裂纹,降低渗透率。      

油井水泥增韧剂BF的室内研究

针对油井水泥石固有的极限应变小，抗冲击性能差、脆性大的缺点，研究了以混合短纤维为主要成分的油井水泥增韧剂BF，并对加有BF增韧剂水泥浆的力学性能进行了系统评价，同时还考察了BF增韧剂与油井水泥降失水剂F17B及油井水泥减阻剂USZ的配伍性能，室内实验表明，BF增韧剂能使水泥浆的流动度减小，凝结时间延长，析水率和失水量减小，且BF增韧剂与外加剂USZ和F17B的配伍性良好；BF增韧剂能够显著提高水泥石试样的韧性，使水泥石韧性增长20％，有效降低射孔对水泥环的破坏，改善水泥石的力学性能，抗折强度增长幅度为16％－29％，抗冲击功增量为17％－64％，而且水泥石抗压强度均大于14MPa；BF增韧剂掺量小（2.6%），其增韧效果优于中国现有的油井水泥增塑剂S（掺量为4％）。