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％）。     

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针对国内油气田复杂地层固井时的水泥浆低返及射孔和后续增产措施造成的水泥环脆裂（即二次窜流）问题，研制开发了F27A型油井水泥防漏增韧剂，并对其防漏性能、水泥石的各种力学性能（抗折强度、抗冲击功和弹性模量）及水泥浆体系的工程性能进行了研究。此外，还进行了聚能射孔模拟试验、1口井注水泥塞堵漏试验和5口易漏井的固井施工。室内研究和现场试验证明：F27A油井水泥防漏增韧剂具有优异的防漏堵漏、增韧和抗冲击作用，其综合工程性能也满足易漏地层固井施工的技术要求。     

DRK韧性水泥浆体系的研制

为了提高油井水泥环抗射孔、压裂等动态冲击能力,提高水泥环射孔后层间密封能力,进行了提高水泥石韧性试验研究。研制出了抗冲击韧性水泥外加剂。该外加剂主要是在胶联剂的作用下通过高分子聚合物型增韧剂提高水泥石的韧性和变形能力,并在室内进行水泥浆常规性能评价试验基础上,利用材料动态力学性能测试装置和射孔模拟实验装置进行了抗射孔冲击能力的评价试验和现场射孔对比试验。试验表明,DRK韧性水泥浆具有速凝、早强、低失水和"直角稠化"的特性,有利于防止和控制水、气窜的发生,不仅能有效地提高固井质量,而且能够提高水泥环的抗射孔(或压裂)冲击能力,有利于延长油井寿命,提高产能。     

油井水泥早强增韧剂ZSJ的室内研究

水泥环可以认为是一个先天带有一定缺陷和微裂缝的脆性材料,这些微裂缝及缺陷使水泥环易受后续施工、射孔等影响,发生脆裂,或与套管、井壁剥离,影响油气井后期开采,缩短油气井的寿命.塑性水泥可以很好地解决水泥环的脆裂问题,它通过掺入高强度纤维,不仅可增加水泥石的强度,而且可改变水泥石的弹性.室内采用具有不同长度分布和合适长径比的混合短纤维(纤维长度均小于4 mm)、粒径为0.180～0.280 mm(60～80目)的橡胶粉、活性微粒和与之相匹配的激活剂制得了早强增韧剂ZSJ.实验发现,ZSJ抗盐性能优良,与其它外加剂有良好的配伍性,增韧剂ZSJ的加入对水泥浆的施工性能基本无影响,但能大大改善水泥石的力学性能,水泥石抗压强度、抗折强度和抗冲击韧性均有不同程度的增长.实弹射孔实验证明ZSJ水泥石能够抵抗射孔等后续施工的冲击,可有效提高水泥环封固质量,防止地层流体窜层,延长油井寿命.     

用小波神经网络对油井传感器进行故障诊断

用小波函数作为BP神经网络的神经元函数,采用紧致型小波神经网络对油井传感器故障进行研究。通过仿真研究,提高了传感器故障判断的准确性,缩短了油井传感器和油井本身故障的发现时间。采用小波神经网络进行故障问题研究,克服了BP神经网络易陷入局部极小值及收敛速度慢的缺点,学习速度提高了50％。对小波神经网络进行测试表明,小波神经网络可以准确地诊断出传感器的故障。     

联合神经网络在储层参数预测中的研究与应用

地质储层参数在建立地质模型中起着关键作用,储层参数通过井资料获得。常规测井解释中多通过经验公式或简化地质条件建立模型计算储层参数。提出了新的神经网络模型,基于BP神经网络、RBF神经网络、支持向量回归并通过单层感知器共同构成联合神经网络模型。该网络模型在储层参数预测过程中能针对单一神经网络的不足而自适应调节网络结构,使预测效果达到最优,避免了单一网络在参数预测时的缺点,提高了预测的准确性。选取了同一地区的3口油井进行训练和验证实验,实验结果表明,联合神经网络模型优于单一的人工神经网络模型。     

超细水泥在油田开发中的应用

超细水泥是颗粒更加细化了的油井水泥，粒径为１０μｍ左右。Ａ级超细水泥通过０．２５ｍｍ窄小缝隙的通过量达到９４．６％，而普通Ｇ级、Ｈ级的油井水泥的通过量仅为１５％左右。细化了的油井水泥，其水化速度明显加快，析水量大大减少，抗压强度提高１倍，抗折强度提高１倍，结石的抗渗性提高１４倍。此外，由于比表面积增大，水化程度提高，使水泥的利用率成倍提高。实践证明，超细水泥能坚固、长久地封堵套管外窜槽，封堵套管缝洞泄漏，封堵射孔孔眼，封堵井间大孔道蒸汽窜、水窜，封堵边、底水推进，施工有效率达９０％以上。     

改性沥青粉对油井水泥浆体系的影响

水泥环在井下地层应力、交变温度和后期工程作业中的完整性容易遭到破坏。采用改性沥青粉 HRLQ 作增韧剂，配制出了增韧水泥浆体系。通过室内研究表明，改性沥青粉 HRLQ 与油井水泥的相容性较好，具有优良的缓凝性能，它的掺入对水泥石抗压强度影响不大，但提高了水泥石的抗拉强度和韧性。当改性沥青掺量为 1.5% 时，水泥石抗拉强度增加了35%， 拉压比增大了41%； 水泥石的单轴压缩应力-应变曲线中， 当改性沥青HRLQ的掺量为5.0%时，弹性模量降低了40%； 改性沥青粉的加入使水泥石孔隙变小，结构更致密，抗拉强度、韧性、形变能力都有较大的提高。      

智能油井管理系统设计与应用

针对当前油井管理效率低、成本高,管理人员不能实时、准确了解现场生产状况的问题,提出一种基于可视化智能监控、神经网络专家系统的自动分析智能油井管理系统。与传统油井管理系统相比,智能油井管理系统可实现现场生产数据实时传输,数据实时性、真实性提高;通过智能摄像装置对油井生产现场实时监控,油井生产安全性提高;现场生产出现故障时系统通过神经网络专家系统自动识别,智能开关井并通报现场人员及时处理,生产效率提高。智能油井管理系统已安装120余井次,现场应用表明,该系统可全面感知油田生产动态,实现油田的可视化智能监控,预测油气田变化趋势,持续优化油气田管理。     

复合膨胀剂对掺矿渣油井水泥性能的影响

针对普通油井水泥固井存在水泥浆高失水和水泥凝固过程中的体积收缩等问题，研究了G级油井水泥-矿渣-复合膨胀剂三元复合胶凝材料的膨胀与强度的协调性。通过汞压入法（MIP）和扫描电镜（SEM）等现代测试方法对矿渣油井水泥的水化硬化特性和机理进行了研究。试验结果表明，矿渣对改善G级油井水泥膨胀性能和力学性能有利；掺入煅烧MgO，在80 ℃水浴养护下，可得到比较理想的自生体积膨胀变形率，用限制膨胀来补偿水泥的限制收缩；掺钙镁复合膨胀剂，能改善矿渣油井水泥的微观结构，使得结构致密，抗压强度相应增加，可制备高性能膨胀油井水泥。     

膨胀剂SEP—Ⅱ在油井水泥中的应用研究

本文阐述了膨胀剂在油井水泥中的室内试验及应用情况，试验结果表明，在基础水泥中掺入一定量的膨胀剂后，能有效地提高水泥石的抗压强度，提高水泥环与地层、地层与套管间的胶结，提高固井质量，其综合性能满足油气层套管固井要求。     

碳纤维增韧防窜油井水泥体系的实验研究

针对现有水泥体系防气窜能力薄弱、力学性能均衡性差,难以提高复杂情况下固井质量的实际,提出了采用碳纤维增加水泥石韧性,同时与优选的防窜剂复配提升水泥浆防窜能力的技术方案,并进行了系统的实验研究,其中水泥石的韧性以抗折强度和抗压强度评定,水泥浆的防窜性能则用SPN法进行评价.研究结果表明所提出的技术方案可行,碳纤维与防窜剂及其它添加剂具有良好的配伍性,一定尺寸及加量的碳纤维可有效改善水泥石韧性,适量防窜剂可显著提高纤维水泥浆的防窜性能.在此基础上对纤维水泥增韧及防窜机理进行了分析.研究结果为解决当前固井工程中的一些实际问题提供了一个新的途径.     

接枝改性聚乙烯醇的合成及性能评价

聚乙烯醇(PVA)作为油井水泥降失水剂,适用温度较低(120℃),难以满足高温固井的需求。以PVA1788、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和交联剂乙二醛等为原料,合成了一种油井水泥降失水剂接枝改性聚乙烯醇(PVA-1)。室内试验评价了添加降失水剂PVA-1的水泥浆的耐温性能、流变性能、稠化性能、抗压强度和防气窜性能等。试验结果表明,加有降失水剂PVA-1的水泥浆API失水量可以控制在50 mL以下,抗温能力接近150℃;加有PVA-1的水泥浆稠化时间稍有延长,抗压强度不降低,抗析水能力增强;其与分散剂DZS和缓凝剂DZH的配伍性良好,还能提高水泥浆的防气窜能力。综合分析认为,合成的PVA-1能够满足150℃以下高温固井的需求。      

颗粒级配增强低密度油井水泥的实验研究

基于颗粒级配增强原理,设计了以漂珠、水泥颗粒、微硅颗粒和自制的颗粒级配增强外掺料为主构成的四元体级配体系,并研制了与之配套的早强增韧剂。试验结果表明,筛选确定的漂珠、微硅颗粒和自制的颗粒粒径分布合理,所设计的四元体级配体系确实可行,与早强增韧剂配合使用,可显著提高漂珠微硅类低密度水泥石的综合强度、水泥浆的稳定性和防窜能力,与其它常用外加剂也有良好的配伍性。研究结果对油井水泥体系的研制与应用具有普遍的指导意义。     

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钻井液转化为水泥浆技术，是在钻井液中添加某些胶凝材料和外加剂将其转变成水泥浆直接用作固井材料的新型固井方法。在钻井过程中钻井液承担着冷却润滑钻头，携带岩屑，平衡地层压力，稳定井壁的任务。如果在完成钻井后将钻井液通过一定的方法转化为可固结的材料———固井液，就能达到封隔地层、支撑套管、防止层间流体窜通的目的，这种技术又称为ＭＴＣ（ＭｕｄｔｏＣｅｍｅｎｔ）技术。文中从油气井开发提高效率、降低费用的技术要求出发，论述了采用ＭＴＣ技术是一条可行的路子。实验研究得出用油井水泥，粒化高炉矿渣共同作为胶凝材料，优选合适的分散剂和促凝剂，提出了普通钻井液和聚丙烯酰胺低固相钻井液转化为水泥浆体系的优化配方。这种兼有钻井液和固井液作用的技术，能避免钻井液和水泥浆混合时发生的絮凝现象，提高环空顶替效率，降低废钻井液处理费用，减少固井材料，因而在提高固井质量和降低成本上有很大的潜力，可供生产部门参考     

油井水泥浆与多功能钻井液泥饼界面离子扩散阻碍机理

对泥浆转化为水泥浆（MTC）固井液水化离子可扩散进入多功能钻井液泥饼的机理已有研究,但对油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的机理尚未清楚。采用离子色谱仪、原子吸收分光光度计和X射线衍射仪,从油井水泥浆与MTC固井液离子组成的差异性入手,对油井水泥水化离子向多功能钻井液泥饼扩散运移的阻碍机理进行了研究。结果表明,油井水泥浆中Ca²⁺的质量分数远远大于MTC固井液中Ca²⁺的质量分数,在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成了CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂,而MTC固井液中Na⁺的质量分数则大于油井水泥浆中Na⁺的质量分数;Na⁺可改变泥饼中活性颗粒表面的ζ电位和破坏钻井液有机处理剂表面形成的水膜是MTC固井液中水化离子能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要原因,而在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成的CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂沉淀堵塞孔道则是油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要机理。     

硅化G级水泥在深井固井中的应用

介绍了硅化Ｇ级水泥的组成,论述了Ｇ级水泥高温强度退化机理和硅化Ｇ级水泥硅化反应机理,并简述了硅化Ｇ级水泥在吐哈油田两口深井中的应用情况。     

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针对胶乳种类对油井水泥浆性能的影响；胶乳加量对油井水泥浆性能的影响；降失水剂对胶乳水泥浆体系性能的影响；胶乳对水泥石强度的影响。实验研究了国产丁苯胶乳对油井水泥浆的失水、流变性、自由液和水泥石抗压抗折强度的影响。结果表明 ,随胶乳加量增大，胶乳对水泥浆体系的流变性影响不大，但使体系的失水量及自由液明显降低，对水泥石的抗压强度减小而抗折强度增大。理论分析了胶乳对油井水泥浆性能影响的因素。     

部分醇解聚醋酸乙烯酯降失水性能研究

采用部分醇解聚醋酸乙烯酯(PVAc)的方法制备了油井水泥降失水剂。考察了醇解度对水泥浆性能的影响。室内评价结果表明:当加入2.5％(干水泥重)醇解度为80％的PVAc后,水泥浆的API失水量由原浆的1270ml/7MPa×75℃×30min降至41ml耐温可达75℃。同时,它还能改善水泥浆的流动性能和水泥石的抗压强度。还对产品的降失水作用机理进行了分析。     

新型油井水泥促凝剂LT A及其性能

针对低温或表层段固井候凝时间长的问题,采用价格低廉、早强作用强且性能稳定的促凝剂有利于缩短固井时间和提高固井质量。为此,研制了过渡金属复合盐类促凝剂LT-A并系统评价了该促凝剂不同加量（1%、2%和3%）情况下的油井水泥浆性能,得到了促凝剂LT-A对油井水泥的影响规律：促凝剂LT-A能促进油井水泥的水化能力,缩短水泥浆稠化时间,显著提高水泥石早期抗压强度,加入促凝剂LT-A的水泥浆稠化时间与原浆稠化时间之比小于等于0.5、水泥石6 h抗压强度（39 ℃、常压）大于等于4.0 MPa,完全满足促凝剂评价标准SY/T 5504.4-2008 的相关要求。实验还进一步证实：LT-A对水泥浆流变参数和初始稠度基本无影响,是一种性能优于CaCl^₂的新型促凝剂。