调整井固井水窜的根源及现行防窜技术评析

近年来中国油田调整井数量一直呈增加趋势,开发后期调整井固井作业中的水窜问题是各油田尚未很好解决的技术难题,这一难题严重制约了油田开发战略的实施。讨论了发生水窜的主要原因和影响因素,对中国各油田采取的防窜工艺措施和现用防窜水泥浆体系存在的问题进行了分析和评价,提出了防窜外加剂应具备的性能和防窜水泥浆体系的技术要求,油井水泥的使用环境（高温,高压）和施工工艺（高水灰比）决定了其致命的缺陷,高体积收缩和高滤失量。水窜的根源是水泥浆（石）的体积收缩,包括失水引起的体积收缩和水化引起的体积收缩。防窜水泥浆体系要同时具有塑性体膨胀和硬化膨胀,滤失量也要得到控制,新型防窜材料－膨胀降滤失双效剂F17C能使水泥浆体系具有很好的防窜作用,而且效果稳定。     

矿渣掺量对偏高岭土碱激发过程和产物性能的影响

为改善偏高岭土基地聚物的性能,在偏高跨土中加入不同掺量的矿渣(10%～50%),分析不同矿渣掺量对地聚物碱激发反应放热量、抗压强度和孔径结构的影响结果表明:偏高岭土中加入矿渣后,有利于碱激发反应的充分进行和地聚物抗压强度、致密度的提高随着矿渣掺量的增加,碱激发反应速率提高,总放热量增大,生成地聚物的抗压强度提高,地聚物孔隙率显著减小,且孔径分布逐渐向微孔方向移动.当矿渣掺量为50%时,80℃养护3d和7d抗压强分别达到73.4MPa和74.4MPa,3d龄期试块的孔隙率仅为446%,孔径尺寸小于20nm.     

SiO2晶态物性对高温水泥石力学性能的影响

油井水泥石高温力学性能衰退会对深层油气井安全性及服役寿命造成很大影响。研究水泥石高温强度衰退规律将有助于改善水泥石的长期高温力学性能。硅溶出是造成水泥石高温力学性能衰退的主要原因之一,但未引起重视。重点研究了温度对不同晶态硅溶解度的影响,并结合高温加砂水泥石抗压强度进行分析。结果表明,硅溶解度随温度上升而增加,相同温度下非晶硅的溶解度远大于晶体硅;随硅溶解度的增大,水化前期的硅溶解促进水泥石早期高温抗压强度发展,高温反应后期水化产物会发生硅溶出,造成水泥石高温强度衰退;静态水中水泥石高温抗压强度比动态水中更高且更加稳定;养护环境中硅饱和程度高,水泥石的高温力学性能更稳定。从高温硅溶出角度分析,以晶体硅为主,少量非晶硅为辅的不同晶态硅将有助于保持水泥石高温力学性能稳定。      

纤维增韧补强磷石膏基胶凝材料

在磷石膏-矿渣基胶凝材料中加入纤维对胶凝材料增韧补强.用不同龄期样品的抗冲击功、抗折强度、抗压强度、孔隙率和受压样品外貌及断口形貌分析等表征纤维对胶凝材料的增韧补强效果.结果表明:BF型化纤可显著对磷石膏基胶凝材料增韧,BM型玻纤可显著对磷石膏基胶凝材料补强.在20℃(湿度大于90％)条件下,BF型化纤掺量为0.7％时,样品28 d的抗冲击功和抗折强度分别较净浆提高了389.5％和50.4％;BM型玻纤掺量在1.0％时28d抗压强度较同龄期的净浆提高了10.4％;BF型化纤穿插于硬化体内部,具有桥联搭接作用;BM型玻纤降低孔隙率.     

纤维补强增韧固化土的试验研究

在土壤固化剂固化土中加入聚丙烯纤维改善固化土的力学性能,考察了试件养护龄期、聚丙烯纤维以及固化剂掺量对固化土无侧限抗压强度和受压过程的影响.结果表明,聚丙烯纤维可有效提高固化土的无侧限抗压强度,掺量为0.1％时纤维固化土的无侧限抗压强度较同龄期未掺时提高了9.4％;随着龄期增长和固化剂掺量增加,抗压强度不断增加;聚丙烯纤维的掺入可有效提高固化土的韧性.     

提高油井水泥石抗CO2腐蚀外掺料的性能

为提高油井水泥石抗CO2腐蚀的能力,进而提高油气藏开采质量和油井开采寿命,开发了抗CO2腐蚀外掺料F1。通过测试水泥石腐蚀前后抗压强度、渗透率、孔结构（MIP法测定）等性能及分析水泥石样品微观形貌和其腐蚀产物,评价了掺入F1水泥石的抗腐蚀性能。结果表明:在CO2分压2 MPa、150 ℃腐蚀介质中养护28 d,掺入抗CO2腐蚀外掺料F1能够明显提高水泥石的抗CO2腐蚀性能。主要表现为:水泥石试块腐蚀后的抗压强度较未腐蚀水泥石试块有所提高;与原浆加砂水泥石相比,水泥石总孔隙率明显降低,且孔径分布趋于无害孔化（50 nm）;水泥石在7 MPa驱替压力下的水驱渗透率为0（原浆加砂水泥石的渗透率为0.91×10-3μm2）。F1的掺入使水泥石生成结构稳定的铝取代的雪硅钙石,有利于水泥石抗CO2腐蚀能力的提高。      

低液限粉土压实特性试验研究

针对低液限粉土的压实特性,进行了不同的击实试验,深入研究了低液限粉土的压实机理。试验结果表明,粉土中孔隙体积较大,为使土体达到密实,必须改变传统的压实方法,采用振动压实法或填充更细颗粒对粉土进行改良,粉土对水很敏感,施工中要严格控制填土的含水率。     

BP神经网络预测矿物聚合材料强度的影响因素

基于矿物聚合材料制备过程中激发剂和配料组成的多样性与复杂性,采用BP神经网络方法考察了影响矿物聚合材料强度的3个因素:激发剂NaOH溶液的浓度、配料中碱硅物质的量比和铝硅物质的量比.结果表明:BP神经网络可以准确地预测矿物聚合材料抗折强度和抗压强度(误差在10-2数量级);高碱激发下(COH-=12 mol/L),M2O/SiO2对抗压及抗折强度影响显著,预测M2O/SiO2=0.332,Al2O3/SiO2=0.441时制品的抗压强度达30.96 MPa,抗折强度高达9.33 MPa;SEM分析和MIP实验证明,提高激发剂NaOH溶液浓度和碱硅物质的量比更有利于形成内部结构完整、强度更高的矿物聚合材料.     

一种基于瞬时功率理论的弱磁控制算法

弱磁控制是利用直轴电枢反应产生一个反向磁场来抵消永磁磁场，获得等效弱磁磁场，实现电机在基速以上运转。它能提高无刷直流电机调速比，实现基速以上的恒功率控制，从而大大扩大了无刷直流电机的应用范围。本文在讨论瞬时功率理论基础上，提出了一种基于虚拟瞬时功率的无刷直流电机弱磁控制算法。实验结果表明本文提出的弱磁控制算法具有良好的控制性能，其基速以上调速比可达2：1。     

油井水泥浆流变模型研究进展

油井水泥浆的流变性是水泥浆配方设计的核心及安全施工的前提。本文就国内外水泥浆流变模型,计算方法,流变特性有其主要影响因素进行了综合评述,最后提出了水泥浆配方流变学设计的试验作流程。