大压差条件下水泥环密封完整性分析及展望

为解决目前页岩气井、深井油气勘探开发中广泛存在的环空带压问题,结合理论研究成果及实验室模拟结果,分析得出了目前在"深层、低渗透、非常规"油气资源勘探开发过程中,大压差条件是造成水泥环密封完整性失效主要原因的认识。通过对四川盆地页岩气井、安岳气田和塔里木盆地库车山前等区块高温高压深井在钻井、压裂、生产过程中大压差工况进行梳理和定量计算,运用计算结果解释了上述两个地区气井在大压差条件下水泥环密封完整性失效的原因:加载阶段水泥环周向出现的拉应力、加载—卸载工况使水泥环产生塑性变形、在卸载过程中界面产生拉应力等,造成水泥环拉伸破坏及界面微环隙,从而破坏密封完整性。归纳总结了井筒全生命周期各环节出现密封完整性失效的风险,初步提出了大压差条件下保障水泥环密封完整性的应对措施:①提升水泥石抗变形能力;②提高第一界面及第二界面胶结力;③提高界面接触力。     

振动固井电力振动器激振力和振幅分析

为了使水泥浆在候凝阶段产生振动,提高固井质量和界面胶结强度,研制了一种固井电力振动器。该振动器通过高温电池组提供电能,带动高温电机产生振动,安装在管柱的底端,不会改变常规固井工艺。通过结构设计和力学分析,对该工具的激振力进行了计算,其最大激振力为1 732 N。运用能量法,结合某井的参数,对该工具在安装有弹性扶正器的直井套管产生的振幅进行了分析,得出了其在弹性扶正器处产生的振幅计算模型,为井下振动固井工具的现场试验提供了理论指导。     

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/衣康酸/丙烯酰胺缓凝剂的黏温特性

应用7400高温高压流变仪,研究了温度和压力对2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/衣康酸/丙烯酰胺(AMPS/IA/AM)缓凝剂溶液表观黏度的影响。结果表明,缓凝剂溶液对温度较敏感,压力一定时,当温度≤120℃时,缓凝剂溶液的表观黏度随温度的增加而减小;温度在120¹30℃时,缓凝剂溶液存在温敏现象,表观黏度急剧增大;温度≥130℃时,缓凝剂溶液的表观黏度随温度增加而明显降低。温度一定时,随压力增加,缓凝剂溶液的表观黏度稍有增加。实验表明AMPS/IA/AM缓凝剂的黏温特征对水泥浆的稠度、沉降稳定性和稠化时间等工程性能有重大影响,可能导致水泥浆可泵性急剧变化等问题。     

纳米硅溶胶DRN-1L在固井水泥浆中的研究与应用

针对固井水泥浆强度发展慢等问题,本文进行纳米材料改善水泥浆技术研究.研制了一种纳米硅溶胶DRN-1L,纳米SiO2固相含量为40％,SiO2颗粒的平均粒径为26 nm.在水泥浆中掺入0.5％ ～ 2％ DRN-1L可改善水泥浆的稳定性、流变性.DRN-1L能有效提高水泥石的致密性和促进早期强度发展,当掺入2.0％ DRN-1L时,水泥石抗压强度提高97.4％,抗折强度提高20％.纳米材料DRN-1L水泥浆体系在大港油田调整井固井中成功应用,固井质量显著提升,为纳米水泥浆体系的深入研究奠定了技术基础.     

碳纳米管的掺入对油井水泥浆性能的影响

碳纳米管(CNS)具有很高的机械强度和较好的韧性,可用于提高井筒水泥环的力学性能,本文主要研究碳纳米管的掺入对油井水泥浆(石)性能的影响.首先针对碳纳米管在水性体系中的分散性进行了研究,对比了四种分散剂的分散效果;通过测定不同剪切速率下的表观粘度,研究分散剂掺量/CNS掺量对碳纳米管复合水泥浆的流变性的影响;研究了不同掺量CNS对水泥石抗压强度和抗折强度的影响规律,并通过微观结构分析进行了解释.试验结果表明:四种分散剂中,阿拉伯胶对碳纳米管的分散效果最好;当分散剂/碳纳米管为3时,碳纳米管复合水泥浆的流变性最好;当碳纳米管掺量0.1％时,碳纳米管复合水泥石的抗压强度和抗折强度分别提高21.1％和37.1％.     

多因素作用下储气库注采井油管接头气密性分析

储气库注采井油管接头在服役期间,套管接头处会承受拉、压载荷以及交变压力等,对套管接头气密性产生影响。为研究不同工况下接头主密封面等效应力变化以及分布规律,采用SOLIDWORKS软件和ANSYS软件对特殊螺纹套管接头进行应力分析,确定井口部分为套管串气密性危险点以及主、次密封面过盈量。研究结果表明:为满足特殊螺纹接头气密性及安全性需求,在高内压工况下主、次密封面过盈量应分别为0.05、0.01mm,在低压工况下可适当增加次密封面过盈量,以提高气密性;在实际储气库运行周期中,由于交变载荷的作用,接头主密封面有效密封长度会发生变化,甚至在应力集中区域会发生塑性变形,严重损害接头气密性。因此建议在储气库中使用高屈服强度材料的特殊螺纹接头,以满足不同工况下对接头气密性、安全性要求,同时适当增加次密封面过盈量,使密封面等效应力分布更加均匀。     

接枝改性聚丁二烯胶乳胶乳的制备及其在水泥基复合材料中的应用

针对目前固井用胶乳抗盐能力和冻融稳定性差、增韧能力不足及综合性能欠佳的问题,以苯乙烯（St）为硬单体,聚丁二烯胶乳（PB）为种子软单体结合新型的功能单体,采用乳液接枝聚合方法合成了耐高温抗盐、冻融稳定性良好和增韧能力强的固井用胶乳HTL-100L。通过微观结构分析表明,各单体均参与了反应,分子结构高温下稳定,耐温能达到420℃左右。HTL-100L在硅酸盐水泥基复合材料中应用性能测试结果表明：HTL-100L显著提高了纯水泥的韧性,弹性模量降低近一倍,且其硅酸盐水泥石的强度发展良好。HTL-100L适用温度范围广（80~180℃）,体系易调整和控制,综合性能良好,能够解决常规固井用胶乳存在的问题,改善油井水泥基复合材料的综合性能。     

BP墨西哥湾井喷漏油事件给深井固井作业的启示

2010年4月,BP公司墨西哥湾深水地平线钻井平台发生的爆炸事故震惊了整个世界。BP公司及美国政府都成立了调查组,对这起事故进行深入细致的调查。美国的调查委员会递交总统的"深水钻井墨西哥湾漏油事故和海洋钻井的未来"国家调查报告等一系列调查分析资料表明,"一系列特殊而又可避免的人为及工程失误是灾难发生的直接原因,而政府当时的监管是‘失效’的"。我国一些部门、院校、主流媒体对这场灾难进行了跟踪报道研究,文章仅从固井方面来研究分析发生井喷漏油的原因、固井设计及施工中存在的问题,并在此基础上提出了对复杂深井固井作业的启示。     

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.     

长庆苏里格气田天然气欠平衡钻井实践

苏里格气田压力系数低,平均渗透率低,丰度低,产量低,是典型的"四低"气田。针对该气田的储层特征,长庆石油勘探局从1999年开始进行以天然气为循环介质打开储层的钻井技术研究。通过对地层出水预测、地层稳定性、最佳注气参数等几方面的研究,得出了井壁坍塌压力梯度模式、钻头选型方法等,并在陕242、苏35- 18井和苏39- 14- 1井、苏39- 14- 4井进行了试验,试验数据表明,机械钻速大幅度提高,苏35- 18井的钻速达到18m/h,是邻井的9倍多,苏39- 14- 4井的天然气钻进井段为1092m,是迄今为止天然气钻进井段最长的井。通过研究与试验,初步形成了地层出水、稳定性评价、井眼净化技术以及天然气钻井HSE文件。