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巴彦油田深层高温高密度韧性水泥浆体系构建 被引量：1
1
作者 段永强 王秀影 +4 位作者 罗玉财 罗敏 孙德 黄盛 李早元 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第3期368-378,共11页
针对巴彦-河套盆地井深6000 m以上的膏盐层,井底循环温度180℃左右,常规的高温高密度水泥浆存在流变性和稳定性差,失水量大,稠化时间难以调控、早期强度发育缓慢等技术难题,急需研发出密度为2.30~2.50 g/cm^(3)的耐盐高温高密度韧性水... 针对巴彦-河套盆地井深6000 m以上的膏盐层,井底循环温度180℃左右,常规的高温高密度水泥浆存在流变性和稳定性差,失水量大,稠化时间难以调控、早期强度发育缓慢等技术难题,急需研发出密度为2.30~2.50 g/cm^(3)的耐盐高温高密度韧性水泥浆体系。针对水泥浆外加剂以“无机纳米颗粒+聚合物弱交联”结构设计制备出降失水剂(LHF)、“强吸附阳离子单体+阴离子单体”制备出缓凝剂(LHR)和“温敏缔合+微交联”结构设计制备出悬浮稳定剂(LHX)分别调控水泥浆的失水量,稠化时间,沉降稳定性;依靠紧密堆积理论,采用Dinger与Funk对Andrease方程进行修正的MAA模型,以铁矿粉为主,GM-1为辅作为加重剂构建密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的高密度水泥浆体系,颗粒之间以滚珠形式相接触,降低摩阻;针对早期水泥石力学性能发展缓慢,分别引入增强剂和增韧剂,从纳米尺度、微米尺度两方面增加水泥石的力学性能:一部分填充孔隙,另一部分充当骨架结构,形成类似于“钢筋混泥土”构型,降低了水泥石的脆性。最终形成密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的水泥浆体系,该体系流变性好,稳定性高,失水量小于50 mL,稠化时间可调。 展开更多
关键词 超深井 高温 水泥石 增韧剂 抗盐 高密度
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饱和水泥石力学特性及其对水泥环完整性的影响 被引量：1
2
作者 郭辛阳 王晨阳 +2 位作者 张一凡 张洋洋 许玉强 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第2期81-87,共7页
采用单轴和三轴力学实验研究了饱和水泥石在不同围压和循环载荷下的力学特性及不同弹性模量饱和水泥石在不同围压下的力学特性,分析了其对水泥环完整性的影响。实验结果表明,单轴条件下,饱和水泥石与自然含水水泥石力学特性类似;围压条... 采用单轴和三轴力学实验研究了饱和水泥石在不同围压和循环载荷下的力学特性及不同弹性模量饱和水泥石在不同围压下的力学特性,分析了其对水泥环完整性的影响。实验结果表明,单轴条件下,饱和水泥石与自然含水水泥石力学特性类似;围压条件下,饱和水泥石力学特性与有效应力密切相关,随着有效应力的增大,屈服应力增大,抗压强度增加,残余强度增加,塑性变形能力增强,更不易形成微间隙和微裂缝,更有利于水泥环的完整性;单轴和围压条件下,循环载荷越大,单次循环载荷造成的塑性应变越大,相同循环载荷时围压条件下的塑性应变比单轴条件更大。 展开更多
关键词 饱和水泥石 力学特性 循环载荷 完整性
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高温交变应力作用下固井水泥石力学性能演变规律 被引量：1
3
作者 冯少波 叶素桃 +4 位作者 张震 杨吕超 梁红军 王银东 庞学玉 《天然气工业》 北大核心 2025年第1期140-152,共13页
固井水泥环作为井筒的重要组成部分,起着支撑套管、封隔不同层位地层和阻挡地层腐蚀性流体侵蚀套管的作用,长期承受着井下高温高压环境及特定工况下的交变载荷,其物理力学性能对井筒的长效封隔起着决定性作用。为此,针对极端服役环境下... 固井水泥环作为井筒的重要组成部分,起着支撑套管、封隔不同层位地层和阻挡地层腐蚀性流体侵蚀套管的作用,长期承受着井下高温高压环境及特定工况下的交变载荷,其物理力学性能对井筒的长效封隔起着决定性作用。为此,针对极端服役环境下固井水泥石在交变载荷作用下的力学损伤和变形,开展了高温高压养护后水泥石单轴和三轴循环加载疲劳损伤研究,探索了测试温压条件及循环载荷应力水平等因素对水泥石力学性能的影响规律,揭示了水泥石在不同温压条件和循环载荷作用下的力学性能及变形特征演化规律,明确了水泥石疲劳损伤的控制机制,建立了水泥石疲劳强度预测模型。研究结果表明:(1)测试环境显著影响水泥石的力学性能和变形特征,高温高压环境降低了水泥石抗压强度和弹性模量,使水泥石在循环载荷作用下产生了明显的应变滞后现象以及更大的塑性应变;(2)交变应力作用下,第一周期的加载由于压实作用大幅提升水泥石的弹性模量,而且这种效应在高温高压环境下更为明显;(3)常温常压测试环境下,持续低强度的交变应力可以通过压实效应进一步提升水泥石的弹性模量,而高强度的交变应力则会造成材料损伤降低水泥石弹性模量;(4)高温高压交变应力作用下,水泥石加载模量除高应力状态外均较为稳定,卸载模量则呈现出明显下降的趋势。结论认为,该认识揭示了水泥石在不同温压条件和循环载荷作用下的力学性能及变形特征演化规律,为水泥环环空封隔失效机理和控制机制的深化研究奠定了理论基础。 展开更多
关键词 固井水泥 交变应力 高温高压 疲劳损伤 力学性能 变形特征
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热固耦合作用下水泥环缺失对套管强度的影响分析 被引量：1
4
作者 曹银萍 杜恒 +2 位作者 陈刚 窦益华 杨亚龙 《机电工程技术》 2025年第2期93-99,共7页
固井过程中由于井下地形复杂,水泥浆往往难以完全顶替钻井液,致使套管和井眼环空之间形成不完整的固井水泥环,影响套管的强度安全性。为此,在热固耦合的作用下分析水泥环缺失位置、径向缺失厚度、环向缺失角度的差异对套管强度的影响至... 固井过程中由于井下地形复杂,水泥浆往往难以完全顶替钻井液,致使套管和井眼环空之间形成不完整的固井水泥环,影响套管的强度安全性。为此,在热固耦合的作用下分析水泥环缺失位置、径向缺失厚度、环向缺失角度的差异对套管强度的影响至关重要。通过有限元方法建立套管-水泥环-地层组成的井筒模型,考虑生产过程中产生的热应力、热位移及地层的非均匀地应力,模拟水泥环缺失段套管的Von-Mises等效应力分布情况。结果表明:相较于第二胶结面缺失和水泥环内部缺失,第一胶结面缺失对套管的应力分布影响最大;当缺失角度为30°、第一胶结面缺少厚度比达到1/5时,N80管材套管的最大等效应力为696.7 MPa,已大于管材的最小屈服强度;当水泥环第二胶结面和水泥环内部发生缺失时,套管的等效应力增幅较为平缓,且无应力突变;当水泥环环向缺失角度发生变化时,套管的应力会在75°达到峰值,随着角度继续增大,应力值会逐渐减小。所得结论可为现场评价套管强度提供理论依据。 展开更多
关键词 套管 强度安全性 热固耦合 水泥环缺失 有限元分析
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PDDA/无机纳米颗粒交替吸附沉积及提高钻井井壁稳定性
5
作者 刘振东 李海斌 +2 位作者 徐海 李公让 吕建仁 《石油化工》 北大核心 2025年第2期227-232,共6页
由贻贝等生物体外壳得到启示,采用带有相反电荷的聚合物和纳米无机颗粒相互吸引逐层成膜,模拟生物矿化的过程,研究了不同形式的纳米CaCO3与聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)聚电解质矿化沉积形成沉积膜的性能,并模拟评价了沉积膜对岩石表... 由贻贝等生物体外壳得到启示,采用带有相反电荷的聚合物和纳米无机颗粒相互吸引逐层成膜,模拟生物矿化的过程,研究了不同形式的纳米CaCO3与聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)聚电解质矿化沉积形成沉积膜的性能,并模拟评价了沉积膜对岩石表面的封堵加固作用效果。实验结果表明,纳米CaCO3和PDDA形成的沉积膜具有很好的光滑表面和黏附性,能够有效提高岩石表面的致密性,对提高井壁加固具有一定的作用,这对该技术在钻井领域的应用展示了较好的前景。 展开更多
关键词 聚电解质 无机颗粒 矿化沉积 加固效果 井壁稳定
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循环载荷对高温环境水泥石微观结构及力学性能的影响
6
作者 初永涛 刘奎 +2 位作者 蒋新立 王磊 李鹏程 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第4期55-64,共10页
深层、超深层非常规油气压裂开发对水泥环在高温环境中交变载荷作用下的力学性能及密封完整性提出了更高的要求,亟需明确高温环境下水泥石力学性能的变化规律,为提升深层油气井水泥环密封能力提供支撑。采用力学加载、电镜扫描(SEM)和... 深层、超深层非常规油气压裂开发对水泥环在高温环境中交变载荷作用下的力学性能及密封完整性提出了更高的要求,亟需明确高温环境下水泥石力学性能的变化规律,为提升深层油气井水泥环密封能力提供支撑。采用力学加载、电镜扫描(SEM)和核磁共振(NMR)方法,测试了高温环境及循环载荷作用下水泥石宏观力学性能的变化、塑性残余应变的变化和加载前后水泥石的微观孔隙结构,揭示了水泥石微观结构的演化规律,构建了水泥石累积塑性残余应变的本构关系。研究结果表明,养护温度越高,水泥石的平均孔径和孔隙率越大,水泥石弹性模量降低的同时,加载后水泥石塑性残余应变越大;随着循环次数增加,循环加卸载形成的滞回环曲线呈先疏后密的特点;微观结构力学分析结果显示,循环载荷作用下水泥石中狭长孔(b/a>100)的坍塌压缩是水泥石塑性残余应变的主要诱因;深层井下高温环境中,可通过颗粒级配和纳米颗粒材料提升水泥环的致密性、降低其孔径及孔隙率,以降低循环载荷引起的微观孔隙劣化和宏观残余应变。研究结果对研究保证高温环境下水泥环密封能力水泥浆体系和优化固井工艺具有指导作用。 展开更多
关键词 交变载荷 塑性残余应变 微观结构 微观机理 孔隙
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一种综合可泵性及防气窜能力的水泥浆触变稠度设计方法
7
作者 田辉 柳华杰 +3 位作者 步玉环 姜旭 殷慧 张洪旭 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期145-152,共8页
采用稠度差值法建立水泥浆触变稠度与六速黏度计读数的关系,进而建立水泥浆触变稠度与水泥浆黏度的关系,并利用Landmark软件模拟分析不同触变稠度水泥浆地面泵压及泵注过程中当量密度(ECD),分析在其他参数不变的条件下稠度对压稳不压漏... 采用稠度差值法建立水泥浆触变稠度与六速黏度计读数的关系,进而建立水泥浆触变稠度与水泥浆黏度的关系,并利用Landmark软件模拟分析不同触变稠度水泥浆地面泵压及泵注过程中当量密度(ECD),分析在其他参数不变的条件下稠度对压稳不压漏安全可泵注性能的影响,然后利用落球法测黏度原理,分析不同水泥浆触变稠度(黏度)防气窜能力,提出一种综合可泵性及防气窜能力的水泥浆触变稠度设计方法。结果表明:以某油田高压气井为例,当水泥浆触变稠度为35 Bc时,井底ECD达到地层破裂压力当量密度的临界值;当水泥浆触变稠度为31 Bc时,对直径为1000μm的气泡施加的运移阻力近169 Pa,具有明显的防气体运移能力。 展开更多
关键词 触变水泥浆 触变稠度 防气窜 安全泵注 设计方法
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固井第二界面胶结质量评价方法研究
8
作者 欧阳勇 田得粮 +3 位作者 惠城 思代春 杨乐 杨浩 《钻采工艺》 北大核心 2025年第4期190-196,共7页
固井第二界面(水泥环与井壁之间胶结面)的胶结质量严重影响着油气井的封隔效果及后续生产的稳定,目前对固井第二界面的室内评价未见统一的标准和方法。基于滤饼对固井胶结质量的影响,采用力学、声学及微观结构分析等方法,对界面处理前... 固井第二界面(水泥环与井壁之间胶结面)的胶结质量严重影响着油气井的封隔效果及后续生产的稳定,目前对固井第二界面的室内评价未见统一的标准和方法。基于滤饼对固井胶结质量的影响,采用力学、声学及微观结构分析等方法,对界面处理前后、不同养护时间的岩石—水泥组合体试样开展胶结质量评价,建立固井第二界面胶结质量的室内评价方法。试验结果表明:固井第二界面胶结质量的好坏与胶结面的清洁程度、养护时间有较大的关系。胶结面处滤饼越少,养护时间越长,剪切胶结强度越高,纵波波速和首波幅值越大,地层—水泥石之间的接触缝隙就越小,固井第二界面胶结质量越优。 展开更多
关键词 滤饼 固井 第二界面 胶结质量 评价方法
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铝酸三钙和石膏协同对油井水泥浆性能的影响
9
作者 代丹 王义昕 +3 位作者 邹亦玮 孙超 马英 宋鑫君 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第2期255-261,共7页
为促进油井水泥质量控制,采用不同铝酸三钙(C_(3)A)含量的G级油井水泥熟料与不同种类石膏匹配,研究了在80℃下油井水泥中C_(3)A与石膏协同对水泥浆凝结时间、稠化性能、抗压强度、渗透率和水化产物的影响。结果表明,80℃下,水泥中C_(3)... 为促进油井水泥质量控制,采用不同铝酸三钙(C_(3)A)含量的G级油井水泥熟料与不同种类石膏匹配,研究了在80℃下油井水泥中C_(3)A与石膏协同对水泥浆凝结时间、稠化性能、抗压强度、渗透率和水化产物的影响。结果表明,80℃下,水泥中C_(3)A含量越高,凝结和稠化时间越短,高C_(3)A含量有利于水泥石早期强度提升,但会导致后期强度倒缩,油井水泥中C_(3)A含量宜严格控制在3%以内。石膏促进水泥浆的凝结时间,其作用效果为二水石膏>半水石膏>无水石膏,相比于无水和半水石膏,二水石膏使掺有缓凝剂H42L的水泥浆稠化时间更长,且更有利于水泥石抗压强度的发展。80℃下,C_(3)A和二水石膏协同对早期硅酸钙矿相水化具有促进作用,C_(3)A相水化主要生成C_(3)AH_(6),其生成量与C_(3)A含量和石膏种类密切相关。该研究结果对油井水泥质量稳定性控制和改善固井质量具有重要的理论和参考意义。 展开更多
关键词 G级油井水泥 C_(3)A 石膏 稠化性能 抗压强度
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堵漏低密度水泥浆室内研究与评价
10
作者 许前富 马春旭 +2 位作者 孙超 马云朋 马小康 《广州化工》 2025年第6期73-75,129,共4页
堵漏低密度水泥浆是解决固井漏失的一种有效手段。通过对空心微珠在高压下破碎情况的分析,进行了微珠筛选,可以满足大多数固井井况的水泥浆密度变化≤0.03 g/cm^(3);另外增强剂C-SE4可以有效提升低密度水泥石强度;纤维堵漏材料、颗粒堵... 堵漏低密度水泥浆是解决固井漏失的一种有效手段。通过对空心微珠在高压下破碎情况的分析,进行了微珠筛选,可以满足大多数固井井况的水泥浆密度变化≤0.03 g/cm^(3);另外增强剂C-SE4可以有效提升低密度水泥石强度;纤维堵漏材料、颗粒堵漏都具有良好的应用性能,同时通过复配必要的固井外加剂,构建了1.3~1.5 g/cm^(3)堵漏低密度水泥浆体系,可以根据现场需求调节水泥浆密度,且纤维堵漏材料和颗粒堵漏材料搭配使用,可封堵裂缝宽度最大可达1 mm,最高承压5 MPa,堵漏效果显著提高。 展开更多
关键词 低密度水泥浆 堵漏材料 空心微珠 增强剂
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高压气井固井界面密封技术研究与应用
11
作者 刘洋 余才焌 +3 位作者 张皓月 王德坤 李进 黄盛 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期24-31,共8页
川中高石梯-磨溪区块四开尾管固井过程中由于上部裸眼地层中的油气活跃,导致固井质量差,降密度后水泥环产生微环隙,固井防窜难度大。其中,2022年有3口井固井后未降密度即气窜,2口井固井后钻井液密度由2.20 g/cm^(3)降至1.30 g/cm^(3)后... 川中高石梯-磨溪区块四开尾管固井过程中由于上部裸眼地层中的油气活跃,导致固井质量差,降密度后水泥环产生微环隙,固井防窜难度大。其中,2022年有3口井固井后未降密度即气窜,2口井固井后钻井液密度由2.20 g/cm^(3)降至1.30 g/cm^(3)后发生气窜。针对该问题,文章从改善固井质量和预防微环隙两方面入手,形成固井界面密封技术,即研发了密度为1.90~2.30 g/cm^(3)的活性隔离液,一界面冲洗效率达到95.6%,界面混浆也能固化胶结;研制的尾管悬挂器正向密闭装置形成了尾管预应力固井工艺,可承受35 MPa及以上管内压降,改善了微环隙问题;优选了密度2.10~2.40 g/cm^(3)的韧性微膨胀水泥浆,水泥环抗压降能力提高到了40 MPa,满足下开降密度安全钻进。该成果在川中高石梯-磨溪区块?177.8 mm尾管固井中现场应用了5井次,其中固井质量段长合格率均超过70%,下开钻井液密度由2.20 g/cm^(3)左右成功降至1.30 g/cm^(3),未出现喇叭口窜气现象。该研究成果可在高压气井防窜固井中推广应用。 展开更多
关键词 高石梯-磨溪区块 尾管固井 气窜 活性隔离液 预应力 韧性微膨胀 界面密封
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固井界面封隔能力的数值模拟与实验研究
12
作者 姜民政 包振山 +2 位作者 董康兴 刘金堂 曹彦鹏 《机械设计与制造工程》 2025年第1期13-18,共6页
为解决油井返封堵过程中固井第二胶结面处胶结破坏所引发的窜流问题,采用自制的固井界面封隔实验装置及数值模拟方法,研究引发固井界面窜流的关键因素及作用机理。结果表明:固井第二胶结面的剪切破坏是诱发固井界面封隔失效的主要原因;... 为解决油井返封堵过程中固井第二胶结面处胶结破坏所引发的窜流问题,采用自制的固井界面封隔实验装置及数值模拟方法,研究引发固井界面窜流的关键因素及作用机理。结果表明:固井第二胶结面的剪切破坏是诱发固井界面封隔失效的主要原因;界面胶结指数(BI)越高、层间压差越小、水平主应力越大、固井第二胶结面损伤越小,则固井界面的封堵能力越强。通过对影响因素进行权重分析发现,水泥环胶结强度和层间压差是影响固井界面封隔能力的关键因素。 展开更多
关键词 返封堵 窜流 隔层厚度 界面损伤 数值模拟
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固井二界面胶结强度影响因素研究
13
作者 杨浩 汤宇童 +3 位作者 王有伟 冯颖韬 张浩 黄峰 《山东化工》 2025年第10期54-58,61,共6页
水基钻井液由于滤失作用形成薄而坚韧的滤饼,若配套冲洗液无法有效清除,将会严重影响水泥环与地层的胶结强度。基于此,考虑地层特性和冲洗作用,分析了地层渗透率、地层温度和压力以及冲洗效率对二界面胶结强度的影响规律,研究了各因素... 水基钻井液由于滤失作用形成薄而坚韧的滤饼,若配套冲洗液无法有效清除,将会严重影响水泥环与地层的胶结强度。基于此,考虑地层特性和冲洗作用,分析了地层渗透率、地层温度和压力以及冲洗效率对二界面胶结强度的影响规律,研究了各因素对界面胶结强度的作用机理。结果表明:地层渗透率、地层温度和压力、冲洗效率均对二界面胶结强度有影响,中高渗透率岩芯相比低渗透岩芯表面粗糙度更大,界面机械咬合作用更强,胶结强度更高;当温度<110℃、压力<15 MPa时,随着温度、压力升高,水泥石-泥饼界面处产生交联网状结构越多,结构越致密,胶结质量越好,胶结强度越高;冲洗效率和胶结强度随滤饼厚度的减小而增加,但钻井液滤饼中紧密相连的高分子聚合物使滤饼具有很强的黏附力,通过机械刮除和物理冲刷的方式无法有效清除滤饼,导致胶结强度提高有限。 展开更多
关键词 水基钻井液 冲洗效率 胶结强度 胶结质量 影响机理
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油气井固井质量的多维数据分析与技术措施优化
14
作者 任志杰 《石油化工建设》 2025年第2期130-132,共3页
研究针对某油气田固井工程中面临的高温高压等极端条件,提出了一系列优化固井质量的技术措施。通过构建增维深度对齐矩阵技术、设计多模块辅助分析系统、优化水泥浆配方和改进固井施工工艺等方法,有效提高了固井质量。优化后的固井方案... 研究针对某油气田固井工程中面临的高温高压等极端条件,提出了一系列优化固井质量的技术措施。通过构建增维深度对齐矩阵技术、设计多模块辅助分析系统、优化水泥浆配方和改进固井施工工艺等方法,有效提高了固井质量。优化后的固井方案在固井质量合格率、水泥环完整性、施工效率和成本控制等多个方面均取得显著进步。 展开更多
关键词 油气井 固井质量 多维数据分析 措施优化
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硅酸盐水泥石超高温干热环境热损伤规律 被引量：1
15
作者 李小江 王越洋 +2 位作者 肖京男 魏浩光 杨睿月 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第2期247-254,共8页
煤炭气化与油页岩原位开采时井下为超高温干热环境,对油井水泥环的热稳定性提出了挑战。对此,探索了600℃长期干热环境下硅酸盐水泥石性能劣化规律,分析了微观结构特征与水化产物变化。研究结果表明,常规硅酸盐水泥石的抗压强度显著下降... 煤炭气化与油页岩原位开采时井下为超高温干热环境,对油井水泥环的热稳定性提出了挑战。对此,探索了600℃长期干热环境下硅酸盐水泥石性能劣化规律,分析了微观结构特征与水化产物变化。研究结果表明,常规硅酸盐水泥石的抗压强度显著下降,孔隙度和渗透率增大,微观结构由凝胶结构转变为粒状结构,氢氧化钙和C—S—H凝胶消失,转变为硅酸二钙-γ、斜硅钙石和钙铁石等相态。加砂水泥石孔隙度与渗透率均随养护时间呈现上升趋势,凝胶结构基本消失,以粒状和微小絮状、针状晶体结构为主,氢氧化钙和C—S—H凝胶消失,转变为大量斜硅钙石,石英参与水化反应程度低,抑制损伤效果不明显,硅酸盐水泥石无法满足原位开采高温干热环境的密封要求。初步探索了SCKL改性硅酸盐水泥与铝酸盐水泥2种体系600℃长期干热环境适应性,铝酸盐水泥有望成为原位开采超高温干热环境固井材料,但仍需进一步研究提高其综合性能。研究结果为基于油页岩与煤炭气化等原位开采工况下封固段地层特性优选水泥浆、改善水泥石综合性能和开发新型耐高温高压固井材料提供参考。 展开更多
关键词 超高温干热环境 硅酸盐水泥石 抗压强度 渗透率 微观结构 水化产物
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控压固井分段降密度环节井筒温压场预测模型研究 被引量：3
16
作者 刘金璐 李军 +4 位作者 柳贡慧 李宁 张权 周宝 孙红宇 《石油科学通报》 2025年第1期107-119,共13页
控压降密度是控压固井技术的关键环节,该环节对保证固井施工安全具有重要意义。控压降密度工艺可分为一次降密度工艺和分段降密度工艺,在现场应用中,分段降密度工艺的适用性更强、需求量更高,因此如何精确预测分段降密度过程中的井筒压... 控压降密度是控压固井技术的关键环节,该环节对保证固井施工安全具有重要意义。控压降密度工艺可分为一次降密度工艺和分段降密度工艺,在现场应用中,分段降密度工艺的适用性更强、需求量更高,因此如何精确预测分段降密度过程中的井筒压力场成为了该技术的关键。结合“先下后降、再下再降”的分段降密度工序,采用拉格朗日法推导了环空浆柱结构描述方程。开展了高温(220℃)、高压(180 MPa)钻井液流变性实验,研究发现:当温度小于140℃时,温度对流变性影响显著;当温度大于140℃时,温度对流变性影响较小。对此,考虑温度、压力和流变性的相互影响,建立了分段降密度全过程井筒温压场预测模型。利用实测井口压力对模型进行了验证,最大相对误差小于3.6%。与传统模型相比,本文模型弥补了其工艺适用性的不足,且预测精度更高。基于X井数据对两种分段降密度工艺的关键参数进行了预测,结果表明:环空流体类型分布受初始浆柱结构、排量等因素的综合影响,三次降密度作业所需的时间分别为5.24 h、5.12 h、4.78 h;井筒温度场受工况影响明显,不同工况相同位置处的环空温度最大相差35.1℃;三次降密度工艺所需时间多1.42 h,但在第一次降密度过程中井底压力较低,不易压漏地层;利用本文模型设计的井口回压,可以保证井底压力处于安全范围内。研究结果可为控压固井分段降密度环节井筒压力的准确预测及精细控制提供理论支撑。 展开更多
关键词 控压固井 分段降密度环节 钻井液流变性 井筒温度 井筒压力
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30~200℃水泥石强度演化及高温衰退机制 被引量：1
17
作者 孙立君 郑冠一 +5 位作者 李成龙 钱钦 戴荣东 侯业贵 庞学玉 韩超 《油田化学》 北大核心 2025年第1期22-29,共8页
为了满足大温差井下环境井筒完整性的需要,需厘清更宽温度、压力范围影响下油井水泥力学性能演化规律。分别以水泥净浆、硅砂水泥体系为研究对象,系统研究了30~200℃长温度区间内温度、压力、硅砂加量对油井水泥强度演化规律的影响,并... 为了满足大温差井下环境井筒完整性的需要,需厘清更宽温度、压力范围影响下油井水泥力学性能演化规律。分别以水泥净浆、硅砂水泥体系为研究对象,系统研究了30~200℃长温度区间内温度、压力、硅砂加量对油井水泥强度演化规律的影响,并探究了不同影响因素下水泥强度发展驱动机制及高温强度衰退机制。研究结果表明,30~110℃内,水泥净浆体系的抗压强度随温度、压力的升高而升高;温度由110℃升高至150℃时,水泥石发生高温强度衰退。110~200℃内,硅砂水泥体系的超声波强度不是随着温度的变化单调变化,但增压可以加超速声波强度的发展;200℃时,硅砂水泥体系发生强度衰退和体积膨胀现象。增加硅砂量可在一定程度上减缓早期强度衰退速率。物相组成分析结果表明:水泥早期强度的发展主要与C-S-H凝胶和氢氧化钙的生成有关;130℃下,造成水泥净浆高温强度衰退的主要原因是α-C_(2)SH的生成;200℃下,造成硅砂水泥体系强度衰退的主要原因是非晶C-S-H向晶体逐渐转变。 展开更多
关键词 油井水泥 高温强度衰退 体积膨胀 物相组成
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中深层地热井新型耐高温固井材料研制 被引量：1
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作者 吴景华 吕涛 +2 位作者 谢俊革 冯海涛 魏四平 《钻探工程》 2025年第4期61-68,共8页
地热能是一种清洁环保且可永续利用的能源,随着“双碳”目标的提出,地热能日渐成为实现净零排放目标的重要力量。随着地热资源开发不断深入,高温高压深井日益增多,国内地热井已达到5000 m深度。高温高压环境易引起固井材料强度衰退、外... 地热能是一种清洁环保且可永续利用的能源,随着“双碳”目标的提出,地热能日渐成为实现净零排放目标的重要力量。随着地热资源开发不断深入,高温高压深井日益增多,国内地热井已达到5000 m深度。高温高压环境易引起固井材料强度衰退、外加剂失效和失水量过大等问题,对于高温固井材料性能要求越来越高,为此需要一种浆体稳定性优异、稠化时间可控、结石体强度高、绿色环保的新型耐高温固井材料。通过分析固井材料组分作用机理,进行正交试验和极差分析,研制了一种适用于中深层地热井的抗高温(120℃)固井材料。试验结果表明,固井材料的密度、析水率、结石率、稠化时间、失水量、防窜性、结石体抗压强度和抗折强度等性能均满足中深层地热井的固井工程要求。 展开更多
关键词 中深层地热井 固井材料 抗高温 稳定性 微观结构
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低温低密度早强水泥浆体系研究及应用 被引量：1
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作者 孙建峰 付玥颖 +3 位作者 邱卫红 刘景丽 赵秋羽 曹洪昌 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第3期392-397,共6页
北方煤层气井冬季施工通常会面临着环境温度低、地层承压能力弱、破裂压力极低,低密水泥浆低温环境下长期不固化无强度等问题。通过优选早强补充材料及配套外加剂,研发了一套密度在1.03~1.30 g/cm^(3)范围内适用于煤层气固井的低温低密... 北方煤层气井冬季施工通常会面临着环境温度低、地层承压能力弱、破裂压力极低,低密水泥浆低温环境下长期不固化无强度等问题。通过优选早强补充材料及配套外加剂,研发了一套密度在1.03~1.30 g/cm^(3)范围内适用于煤层气固井的低温低密度早强水泥浆体系。研究结果表明:该体系沉降稳定性良好,流动度为19~22 cm,析水率为0,稠化时间可调,API失水小于50 mL,4℃养护48 h水泥石抗压强度达7.0 MPa以上。该体系现场应用固井12井次,封固段固井质量平均合格率93.03%,平均优质率86.70%,冬季施工上部油层固井质量明显改善。 展开更多
关键词 煤层气固井 低温低密度水泥浆 冬季施工 固井质量
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600℃超高温干热环境下铝酸盐水泥石性能评价
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作者 李小江 王越洋 +3 位作者 肖京男 魏浩光 杨睿月 贾慧 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第4期531-536,共6页
油页岩原位开采时井下为超高温干热环境,温度可达500℃以上,对油井水泥环的密封完整性提出了挑战。对此,评价了600℃长期干热环境下铝酸盐水泥石与加砂铝酸盐水泥石性能演变规律,分析了微观结构特征与水化产物变化。研究结果表明,铝酸... 油页岩原位开采时井下为超高温干热环境,温度可达500℃以上,对油井水泥环的密封完整性提出了挑战。对此,评价了600℃长期干热环境下铝酸盐水泥石与加砂铝酸盐水泥石性能演变规律,分析了微观结构特征与水化产物变化。研究结果表明,铝酸盐对水泥石高温强度衰退具有一定抑制作用,经过600℃干热环境后,水泥石强度先升高后缓慢降低,这是因为硬度较高的刚玉等矿物取代硬度较低的三水铝石等矿物,水泥石以块状和粒状结构为主,结构尚可,但孔喉尺寸变大,渗透率提高。加砂铝酸盐水泥石强度低于纯铝酸盐水泥石,经过600℃干热养护后石英和刚玉含量显著升高,水泥石微观结构演化规律与纯铝酸盐水泥石基本一致,石英砂参与反应程度低,虽可部分优化水泥石孔喉结构,但其胶结性更差,水泥石内部微裂缝增多,导致渗透率升高。研究结果可为适用于油页岩等原位开采高温工况的铝酸盐水泥浆体系开发提供参考。 展开更多
关键词 原位开采 铝酸盐水泥石 抗压强度 渗透率 微观结构 水化产物
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