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利用HYMOSTRUC3D模拟研究超高水灰比(W/C=0.4~3.0)对G级油井水泥水化进程的影响,获取了C3S、C2S、C3A、C4AF、C-S-H含量、CH含量、孔隙率、孔径分布、抗压强度等随水化龄期的变化关系,重建了水泥石三维微结构。研究结果发现:水泥水化过程中,水泥石孔径分布逐渐变窄,平均孔径变小,抗压强度增大;随水灰比的增大,孔径分布变宽,粗孔增加细孔占比减小,孔隙率增大,抗压强度减小。水泥石抗压强度与孔隙率呈负相关,两者关系与Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程(孔隙率≤-b/2a)的拟合较好。 相似文献
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墨西哥湾某井深水存在盐膏层,由于深水表层温度低、盐层蠕变致使井径缩小、冲蚀和溶解盐层导致水泥浆含盐量越来越高、盐膏层的夹层孔隙压力高/压力窗口窄等难点,给固井质量带来挑战。在分析墨西哥湾某井盐膏层特点和固井难点的基础上,表层采用单级首尾浆封固技术。首浆用具有一定抗盐能力的5%KCl全液体减轻剂低密度体系,尾浆用抗盐的10%NaCl+5%KCl聚合物常规密度水泥体系。室内研究表明,该套水泥浆体系适用于LASS系统,抗盐性好,具有良好的流动性、失水可控、稠化时间可调且过渡时间短、防窜等优点,保证了深水盐膏层固井质量。 相似文献
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本研究以水泥水化数值模拟模型HYMOSTRUC3D为基础,建立了固井水泥浆水化模型,获取了固井水泥石的CH含量和抗压强度,并分别与实验所得固井水泥石的CH含量和抗压强度进行对比,模拟结果与实验结果的偏差分别为0.7%~8.7%和0.5%~10.7%,结果吻合较好,验证了所建模型的准确性.然后,基于所建模型探究了水泥矿物成分(C3S、C2S、C3A和C4AF)、水化产物(C-S-H和CH)、孔隙率、孔径分布等随水灰比和水化龄期的变化关系,并在Para View中重建了水泥石三维微结构.此外,分别采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程探讨了水泥石的抗压强度与总孔隙率、毛细孔隙率的变化关系.研究结果表明:(1)水泥水化过程中,固井水泥石的孔隙率逐渐减小,孔径分布逐渐变窄,抗压强度逐渐增大;随水灰比的增大,孔隙率相应增大,孔径分布范围变宽,抗压强度减小.(2)水泥石的抗压强度与总孔隙率、毛细孔隙率呈负相关,采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程分别拟合水泥石的抗压强度与总孔隙率、毛细孔隙率的关系,拟合决定性系数R2分别为0.92、0.85、0.91和0.97、0.95、0.97.(3)相比于Schiller方程和二次线性方程,Ryshkewitch方程在研究水泥石抗压强度与总孔隙率、毛细孔隙率的关系时更具普适性,毛细孔隙率是决定抗压强度的主要因素.(4)可采用y=191.5e-0.074x开展固井水泥浆抗压强度发展和毛细孔隙率变化规律的预测和研究. 相似文献
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与传统的表层固井技术不同,深水表层固井由于受到深水环境和现场条件限制,对固井作业提出了新的要求。针对深水表层固井的难点,开发了一种新型液体减轻剂PC-P81L,并以其为主体构建出了深水固井液体减轻低密度水泥浆体系。室内实验结果表明,PC-P81L作为减轻剂对水泥浆具有密度调节作用,可在1.30~1.70 g/cm3之间调节水泥浆密度;具有高悬浮性,最高可悬浮水灰比为2的水泥浆;具有增强作用,还可以应用于常规密度水泥浆中作为增强剂;具有促凝作用,可在深水低温环境下缩短水泥浆稠化时间。构建的深水固井用液体减轻低密度水泥浆体系,通过增大水灰比降低水泥浆密度,提高了水泥浆的造浆率,减少现场水泥用量;且配方简单,易于调节,外加剂以全液体形式添加,减小了现场工作人员的劳动强度;同时满足深水低温环境下的水泥浆性能要求,为下部钻进提高保障;液体减轻水泥浆体系作业成本较漂珠体系也大幅度降低,满足深水低温条件的性能要求,可适用于深水表层固井。 相似文献
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准确把握隔水管系统的动力学行为特征是保障海洋钻井管柱系统安全性的基础。文章通过Hamilton原理建立了海洋钻井隔水管的动力学模型,通过引入弯曲梁单元的Hermite三次插值函数作为形函数将动力学模型进行离散化,并进一步通过对质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵以及外力列向量的分类整合,最终形成了隔水管系统的整体限元模型。在此基础上,通过Newmark积分法对隔水管系统的动力学响应进行数值求解,并进一步探讨了不同参数对隔水管系统动力学行为的影响。通过数值模拟结果的对比发现,对于海洋环境载荷而言,海流力对隔水管偏移的影响要大于波浪力;隔水管的加厚和顶张力的提升都是控制隔水管振动和偏移的有效手段;此外,浮力块提供的浮力越大,隔水管的弯曲应力和横向偏移也越大。因此,在确保满足海洋钻井平台提升能力的前提下,应尽量减小浮力块的使用数量。 相似文献
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针对以硅质材料为减轻剂的大水灰比水泥浆在温度大于50℃时稠化曲线出现“包心”、“鼓包”、“台阶”等异常胶凝现象,采用小分子羧酸盐复配得到一种缓凝剂C-R23L,并对其稠化性能及水泥浆的综合性能进行了评价。实验结果表明,加有C-R23L的水泥浆在50~130℃时,稠化时间可调、稠化曲线正常,可有效抑制“包心”、“鼓包”、“台阶”等异常现象的发生,综合性能良好。C-R23L在南海东部某井中进行了现场应用,固井质量优质。该缓凝剂的研制有效拓宽了以硅质材料为减轻剂的低密度水泥浆的适用范围,为该类水泥浆体系的应用提供了新思路。 相似文献