高密度弹韧性水泥浆力学数值模拟

深层页岩气具有埋藏深、地温高、破裂压力高等特点,压裂过程中,大排量、高泵压的施工方式导致气井环空带压问题较为突出。相较于浅层页岩气,深层页岩气井由于气层高压,水泥浆需要进行加重以满足现场施工需要,水泥环不仅是由纯水泥构成,还包含加重剂以及弹韧性改造用的弹性剂。因此,为从水泥浆配方上改善深层页岩气井水泥环的力学性能,针对高密度弹韧性水泥浆体系建立了相应的细观力学模型,初步分析了外掺料的加入对水泥石力学性能的影响。研究发现:①加重剂与弹性剂由于其刚度的差异,改变了水泥环的宏观力学性能;②水泥浆体系设计需考虑弹性剂与加重剂的几何尺寸,并提高弹性材料与水泥基体的胶结强度;③优选类菱形加重材料及亲水性弹性材料,通过合理配比设计出密度为2.3 g/cm³的高密度弹韧性水泥浆,该水泥浆48 h抗压强度大于20 MPa,弹性模量小于7 GPa,实现了深层页岩气水泥环低弹性模量、高强度的力学性能改造目标。研究成果对深层页岩气水泥浆体系的设计具有重要指导意义。     

大位移水平井旋转自导式套管浮鞋的研制及应用

为了提高浮鞋引导能力,解决大位移水平井套管下入困难的问题,研制了一种旋转自导式浮鞋。利用偏头引鞋增强引导能力,利用双向螺旋槽实现自动调整引导状态,利用弹浮式回压密封结构来实现回压坐封。该工具引导机构可沿轴线360°自由旋转,耐温可达180 ℃,耐回压能力可达50 MPa,引导机构自动复位后偏转角度都在10°以内。室内试验及现场应用表明:旋转自导式浮鞋具有较强的自导向能力和反向承压能力,能够引导套管在井眼轨迹曲折的水平井眼内顺利下行,在固井作业后可靠坐封。由于页岩气井的开发多为大位移水平井,因此,可广泛应用于各类页岩气水平井下套管及固井施工作业。