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Distribution laws and characteristics of mud films at casing-cement interfaces in horizontal wells
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作者 Gu Jun Li Shichao +4 位作者 Tian Yafang Li Gang Zhao Xinxin Li Linwei Tang Yu 《Natural Gas Industry B》 2020年第2期176-183,共8页
The mud film thickness on the outer surface of casing and its distribution laws are important factors affecting the cementation quality at casing-cement interfaces.So far,however,the distribution laws of mud film thic... The mud film thickness on the outer surface of casing and its distribution laws are important factors affecting the cementation quality at casing-cement interfaces.So far,however,the distribution laws of mud film thickness on the outer surface of casing at different inclinations and its effect on the interfacial cementing strength have never been reported in literatures.In this paper,the mud film thickness at different parts on the outer surface of simulated casing(steel pipe)was measured at the inclination of 0°,30°,60°and 86°,respectively,using the independently designed experimental device.Then,the distribution law of mud film thickness on the outer surface of casing and its effect on the interfacial cementing strength were summarized.And the following research results were obtained.First,when the inclination increases from 0°to 86°,the mud film thickness changes from uniform distribution to thin-and-thick distribution,and the area proportions of thinner and thicker mud films both increase.And especially at the inclination of 86°,the mud film thickness on the upper surface is very large,and there are large exposed areas on the left and right surfaces of the steel pipe.Second,the cementing strength at the casing-cement interface of the exposed casing is much higher than that at the interface with mud film.And with the increase of inclination,the interfacial cementing strength with mud film tends to increase.Third,with the increase of inclination,the interfacial cementing strength increases successively,which is closely related to the area proportion of the exposed steel pipe to the solid mud film on the outer surface.In conclusion,the exposed area of the simulated casing on the outer surface is a key factor affecting its interfacial cementing strength. 展开更多
关键词 casing-cement interface INCLINATION Mud film thickness Distribution law Cementing strength Exposed outer surface of casing
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热流固耦合作用下干热岩地热井套管-水泥环胶结面应力场分析
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作者 赵新波 秦翊玮 +4 位作者 吕健 梁凯 何晓红 赵世军 张立松 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第5期66-78,共13页
干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、... 干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、套管内注入水与地层之间温差所引起的热载荷、孔隙流体的热渗效应(T-O),建立干热岩地热井套管-胶结面-水泥环-地层组合体热流固耦合模型。通过拉普拉斯变换和逆变换,对模型进行求解,并与已公开发表的温度场数据和径向应力场数据进行比对验证。以青海共和盆地恰卜恰地区干热岩井为工程背景,得到了井筒系统内各界面随时间发展的温度曲线和径向应力曲线,发现套管-水泥环胶结面处的温度在2.3 d左右降低到套管内壁温度,而径向应力开始有短暂的降低后增加,径向应力最小值为6.31 MPa。进一步分析胶结面的热流固耦合参数对干热岩地热井套管-胶结面界面径向应力的影响规律,结果表明:当胶结面的弹性模量、泊松比、T-O系数与水泥环的相应属性相近时,或者较低的地层温度和较小的胶结面孔隙率,均能减小套管-胶结面界面处的径向应力,因而更有利于套管-胶结面-水泥环-地层组合体的完整性。该结论对干热岩地热井保护井筒的完整性具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 干热岩地热井 热流固耦合 套管-水泥环胶结面 应力场 理论解
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水泥环二界面胶结机理及胶结强度提高方法 被引量:1
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作者 徐璧华 钱思蓓 +2 位作者 罗伟强 刘世彬 袁彬 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期200-205,共6页
水泥环二界面受冲洗效率、地质条件等因素影响,使其成为水泥环实现层间封隔最薄弱的部分。目前水泥环二界面的胶结机理仍未被揭示,导致其胶结质量未得到有效提高。针对该问题文章首先分析了二界面胶结破坏形式;然后通过研究二界面胶结... 水泥环二界面受冲洗效率、地质条件等因素影响,使其成为水泥环实现层间封隔最薄弱的部分。目前水泥环二界面的胶结机理仍未被揭示,导致其胶结质量未得到有效提高。针对该问题文章首先分析了二界面胶结破坏形式;然后通过研究二界面胶结带宽度、微观特征、物相组成,揭示了二界面胶结机理,分析了胶结影响因素;提出了提高二界面胶结强度的方法。研究表明:胶结带宽度一般大于100μm,疏松多孔,氢氧化钙、水化硅酸钙含量和强度均低于水泥环本体;机械咬合和化学胶结作用为水泥环提供了胶结力,井壁越粗糙咬合力越大;水泥浆水化越充分化学胶结力越大;胶结带宽度越小,结构越致密,胶结强度越大;地层渗透率和压力越高机械咬合力越大;地层温度越高化学胶结力越大。通过提高冲洗效率和加入膨胀剂材料能够增加界面机械咬合,同时减小胶结带宽度,有效提高胶结强度。 展开更多
关键词 水泥环 二界面 胶结带 胶结特征 胶结强度
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基于分子动力学模拟电场效应下水入侵对复合绝缘子护套-芯棒界面的影响
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作者 况士龙 刘雍 +4 位作者 方佳鹏 汪政 黄振 彭向阳 方鹏飞 《当代化工》 2025年第5期1009-1014,共6页
构建硅橡胶/交联环氧树脂界面模型和硅橡胶/水分子/交联环氧树脂界面老化模型,并进行分子动力学(MD)模拟,通过计算电场和水分子对复合绝缘子硅橡胶护套-环氧树脂芯棒界面的结构、能量和分子运动的影响,研究分析在水入侵情况下护套-芯棒... 构建硅橡胶/交联环氧树脂界面模型和硅橡胶/水分子/交联环氧树脂界面老化模型,并进行分子动力学(MD)模拟,通过计算电场和水分子对复合绝缘子硅橡胶护套-环氧树脂芯棒界面的结构、能量和分子运动的影响,研究分析在水入侵情况下护套-芯棒粘接能力的变化。结果表明:水分子会增大硅橡胶和环氧树脂的质心距离,并在界面间形成大量氢键;水入侵老化界面模型的结合能降低至干燥界面的结合能的三分之一左右,且在电场作用下,水分子的扩散能力增强,扩散系数在3 kV·cm^(-1)的电场作用下达到9.551×10^(-10)m^(2)·s^(-1),是未加电场的1.87倍。分子动力学模拟结果阐明了水分子入侵对复合绝缘子界面的劣化作用,对复合绝缘子界面失效防治有一定的指导意义。 展开更多
关键词 复合绝缘子 分子动力学模拟 护套-芯棒界面 均方位移 界面结合能
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一体化建井压裂裂缝起裂与扩展规律研究
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作者 缪尉杰 孙鹏 穆轲帆 《复杂油气藏》 2025年第2期242-249,256,共9页
致密储层一体化建井压裂是增储、降本、增效的重要措施,但其压裂裂缝从水泥环-地层双界面起裂的独特性制约着裂缝轨迹预测和现场应用。因此,基于水泥环拉张拉压起裂和地层张性破坏准则,建立了压裂裂缝双界面起裂模型;考虑水力裂缝原地... 致密储层一体化建井压裂是增储、降本、增效的重要措施,但其压裂裂缝从水泥环-地层双界面起裂的独特性制约着裂缝轨迹预测和现场应用。因此,基于水泥环拉张拉压起裂和地层张性破坏准则,建立了压裂裂缝双界面起裂模型;考虑水力裂缝原地应力、裂缝-界面交互演化,建立起一体化建井压裂裂缝起裂与扩展模型。模拟结果表明:固井质量差时,水力裂缝先穿过第一界面水泥环,在环隙弱面起裂扩展至第二界面地层;固井质量好时,水力裂缝直接穿过水泥环扩展至地层,并转向最大水平主应力方向。与固井质量好的相比,固井质量差的压裂裂缝缝宽较大,但缝长较短;压裂液黏度和排量增大,转向半径增大,井底压力升高。这些成果揭示了一体化建井压裂裂缝起裂与扩展规律,为致密储层压裂技术提供借鉴。 展开更多
关键词 一体化建井 水泥环-地层 双界面起裂 裂缝起裂与扩展 固井质量
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复合绝缘子界面发热对护套透水性能的影响
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作者 吴焱松 梅红伟 +2 位作者 廖森林 申鹏 王黎明 《高压电器》 北大核心 2025年第9期122-127,154,共7页
复合绝缘子运维经验表明界面发热是一种比较严重的缺陷形式。为了研究复合绝缘子界面发热对护套透水性能的影响,首先构建了复合绝缘子的热路模型,验证了该模型的有效性,推导了护套厚度对内外温升的影响,结果表明故障复合绝缘子的界面发... 复合绝缘子运维经验表明界面发热是一种比较严重的缺陷形式。为了研究复合绝缘子界面发热对护套透水性能的影响,首先构建了复合绝缘子的热路模型,验证了该模型的有效性,推导了护套厚度对内外温升的影响,结果表明故障复合绝缘子的界面发热能力一定时,护套更厚的复合绝缘子界面缺陷处温度更高,护套表面温度更低。利用品红溶液渗透硅橡胶片,研究了复合绝缘子界面发热对硅橡胶透水的影响,结果表明溶液渗透深度与时间的平方根近似呈线性关系,温度越高,硅橡胶透水速度越快;分析了水分与温度对芯棒材料水解的影响,结果表明界面温度上升不仅促进了水汽的渗透,水汽含量的增加以及温度的升高会促进树脂与玻璃纤维丝的水解。研究工作可为发热复合绝缘子现场运维提供指导。 展开更多
关键词 复合绝缘子 护套—芯棒界面 界面缺陷 传热 渗透 水解
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基于无限级滑套的水力裂缝演化特征研究
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作者 缪尉杰 《非常规油气》 2025年第2期112-119,共8页
无限级滑套压裂无需泵送桥塞,是增储、降本和增效的重要措施。通过建立基于水泥环张压起裂准则和地层张性破坏准则的裂缝双界面起裂模型,并在水泥环-地层交互演化模型中分析水力裂缝诱导应力的影响,对水力裂缝的演化特征进行了研究。数... 无限级滑套压裂无需泵送桥塞,是增储、降本和增效的重要措施。通过建立基于水泥环张压起裂准则和地层张性破坏准则的裂缝双界面起裂模型,并在水泥环-地层交互演化模型中分析水力裂缝诱导应力的影响,对水力裂缝的演化特征进行了研究。数值模拟结果表明:单簇点滑套压裂会突破交界面导致起裂压力增加,起裂延伸后低延伸压力会增加缝宽与缝长;多簇滑套同时压裂时,靠近根部的裂缝处于分流优先通道,中部裂缝的扩展受应力干扰和导流综合控制的限制,最优裂缝间距为20~25 m、施工排量大于12 m^(3)/min时缝控体积最佳;多种工艺的压裂改造体积对比显示,多簇滑套依次压裂>多簇滑套同时压裂>多簇射孔压裂。该研究为无限级滑套分段工艺的致密气大型体积压裂提供理论基础,同时也为压裂施工工艺参数优化提供了有力保障。 展开更多
关键词 无限极滑套 水泥环-地层 双界面起裂 裂缝扩展 改造体积
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Failure mechanism and influencing factors of cement sheath integrity under alternating pressure 被引量:2
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作者 Kuan-Hai Deng Nian-Tao Zhou +4 位作者 Yuan-Hua Lin Yan-Xian Wu Jie Chen Chang Shu Peng-Fei Xie 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期2413-2427,共15页
The failure of cement sheath integrity can be easily caused by alternating pressure during large-scale multistage hydraulic fracturing in shale-gas well.An elastic-plastic mechanical model of casing-cement sheath-form... The failure of cement sheath integrity can be easily caused by alternating pressure during large-scale multistage hydraulic fracturing in shale-gas well.An elastic-plastic mechanical model of casing-cement sheath-formation(CSF)system under alternating pressure is established based on the Mohr-Coulomb criterion and thick-walled cylinder theory,and it has been solved by MATLAB programming combining global optimization algorithm with Global Search.The failure mechanism of cement sheath integrity is investigated,by which it can be seen that the formation of interface debonding is mainly related to the plastic strain accumulation,and there is a risk of interface debonding under alternating pressure,once the cement sheath enters plasticity whether in shallow or deep well sections.The matching relationship between the mechanical parameters(elastic modulus and Poisson's ratio)of cement sheath and its integrity failure under alternating pressure in whole well sections is studied,by which it has been found there is a“critical range”in the Poisson's ratio of cement sheath.When the Poisson's ratio is below the“critical range”,there is a positive correlation between the yield internal pressure of cement sheath(SYP)and its elastic modulus.However,when the Poisson's ratio is above the“critical range”,there is a negative correlation.The elastic modulus of cement sheath is closely related to its Poisson's ratio,and restricts each other.Scientific and reasonable matching between mechanical parameters of cement sheath and CSF system under different working conditions can not only reduce the cost,but also protect the cement sheath integrity. 展开更多
关键词 casing-cement sheath-formation system Mechanical model Matching relationship Cement sheath integrity Critical range Mechanical parameters
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交变热载荷下水泥环界面胶结损伤行为研究 被引量:1
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作者 陈浩东 罗鸣 +3 位作者 肖平 罗铸 周念涛 林元华 《天然气与石油》 2024年第6期114-120,共7页
因温度、压力变化,海上高温高压井完整性失效事件频发,引发环空带压和井口抬升等问题。基于某高温高压典型井身结构,研制了全尺寸“生产套管—水泥环—技术套管”组合体实验装置,开展了3种不同交变热载荷作用下水泥环界面胶结完整性测试... 因温度、压力变化,海上高温高压井完整性失效事件频发,引发环空带压和井口抬升等问题。基于某高温高压典型井身结构,研制了全尺寸“生产套管—水泥环—技术套管”组合体实验装置,开展了3种不同交变热载荷作用下水泥环界面胶结完整性测试,对比了小尺寸和全尺寸实物实验测试结果差异,明确了交变热载荷作用下水泥环界面胶结衰退行为及机理。结果表明:高温和交变热载荷对水泥环界面胶结性能具有显著的负面影响,失效程度随温度和交变次数的增加而增加。水泥环界面胶结失效之前,交变热载荷作用主要破坏套管与水泥环界面之间的化学粘结作用直至套管—水泥环界面脱离,产生微环隙;微环隙的产生和拓展是导致界面摩擦力降低的主要原因。小尺寸实物实验测试结果与全尺寸实物实验测试结果存在一定差异性,难以准确描述真实工况下的水泥环界面力学性能。研究结果可为高温高压井固井水泥浆设计、井筒完整性管理及井口抬升预测和管理提供依据和参考。 展开更多
关键词 交变热载荷 水泥环 界面胶结性能 界面脱离 微环隙
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超高温热循环作用下水泥环完整性及界面力学性能衰退规律 被引量:3
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作者 陈毅 张彬奇 +1 位作者 刘鹏 周念涛 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2024年第1期105-111,共7页
稠油热采井因周期性蒸汽吞吐,造成井筒内的温度波动及持续变化、循环加卸载引发的水泥环完整性问题将威胁到井筒的完整性,导致井口抬升等安全问题频发。为了弄清超高温热循环作用下水泥环完整性失效机理、界面胶结衰退规律,避免蒸汽吞... 稠油热采井因周期性蒸汽吞吐,造成井筒内的温度波动及持续变化、循环加卸载引发的水泥环完整性问题将威胁到井筒的完整性,导致井口抬升等安全问题频发。为了弄清超高温热循环作用下水泥环完整性失效机理、界面胶结衰退规律,避免蒸汽吞吐过程中套管-水泥环界面胶结失效,提出了超高温热循环环境下水泥环胶结强度评价方法,自主研发了集浇筑、养护、加热及测试一体化的水泥环胶结强度特色测试装置,并对“生产套管-水泥环-技术套管”组合体在超高温热循环作用下的界面完整性和力学完整性进行了测试及评价,获得了水泥环在3种不同温度(常温↗150℃↘常温,常温↗200℃↘常温,常温↗250℃↘常温)热循环作用下的完整性及界面力学性能实验结果。研究结果表明:高温热循环作用对水泥环力学及界面力学完整性具有显著的负面影响;随着温度和热循环次数的增大,水泥环界面力学性能显著降低。150℃热循环7次、200℃热循环5次以及250℃热循环1次后,套管与水泥环界面脱离;150℃热循环13次、200℃热循环9次以及250℃热循环7次后,水泥环界面剪切力、化学胶结力、摩擦力以及剪切胶结强度均降低为0,水泥环界面力学性能丧失。水泥环本体失效均以拉伸破坏为主,包括径向裂纹和周向裂纹;径向开裂,周向裂纹以及界面脱离使得水泥环完整性(本位完整性、密封完整性以及力学完整性)失效,水泥环产生连通的微裂缝、微环隙,造成水泥环变形、损伤、泄露,套管成为自由段,引发严重的环空带压、井口抬升等安全问题。 展开更多
关键词 热循环 界面力学性能 胶结强度 生产套管-水泥环-技术套管组合体
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输电线路复合绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测
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作者 任俞蒲 王少荣 《粘接》 CAS 2024年第7期21-24,共4页
研究基于输电线路复荷绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测方法,明确复合绝缘子使用状态,使输电线路更好地进行电力传输。以FXBW-110/120-22型复合绝缘子为例,通过单边核磁共振传感器发射的CPMG脉冲序列,测量复合绝缘子伞裙与护套粘接界... 研究基于输电线路复荷绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测方法,明确复合绝缘子使用状态,使输电线路更好地进行电力传输。以FXBW-110/120-22型复合绝缘子为例,通过单边核磁共振传感器发射的CPMG脉冲序列,测量复合绝缘子伞裙与护套粘接界面横向弛豫时间,并经CPMG回波衰减数据双指数函数拟合,得到复合绝缘子伞裙与护套粘接界面强度衰减曲线,从而完成对伞裙与护套粘接界面强度的预测。实验结果表明,该方法利用横向弛豫时间进行复合绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测的灵敏度更高;在低温、高温环境、紫外线照射强度以及灰尘与泥土附着物含量增加的情况下,会导致复合绝缘子复合绝缘子等效横向弛豫时间降低,使伞裙与护套粘接界面强度衰减曲线衰减程度加大,降低伞裙护套粘接界面强度。 展开更多
关键词 输电线路 复合绝缘子 绝缘子伞裙 绝缘子护套 粘接界面 强度预测
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膨胀水泥环空界面径向应力理论解及实验验证 被引量:14
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作者 杨志伏 孟庆元 +1 位作者 陈晓楼 高莉莉 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期605-611,共7页
为了确定固井水泥凝固过程中套管和水泥环初始载荷状态,综合考虑水泥凝固过程中体积膨胀和材料参数的变化规律,推导出水泥凝固过程中环空界面的径向应力理论解。在理论解推导过程中,将水泥环的凝固过程分为多个时间步长,在每一个时间步... 为了确定固井水泥凝固过程中套管和水泥环初始载荷状态,综合考虑水泥凝固过程中体积膨胀和材料参数的变化规律,推导出水泥凝固过程中环空界面的径向应力理论解。在理论解推导过程中,将水泥环的凝固过程分为多个时间步长,在每一个时间步长中,先计算水泥环无载荷状态下的原始半径,然后依据套管、膨胀后的水泥环和地层3者的协调变形条件,计算出变形后的径向应力,并将其和变形后的半径值一起作为下一步计算的初始数据。通过室内实验测量了套管和地层在水泥凝固过程中的环向应变,实验结果证明了理论解的正确性。计算和实验结果表明,水泥环在凝固过程中,内外两个界面的径向应力均为压应力,其绝对值随着井壁岩层弹性模量的增加而增加。水泥环的弹性模量越大,其凝固过程中对井壁产生的径向压应力越大,而对套管外壁产生的径向压应力反而越小。故对不同弹性模量的地层应采用适宜弹性模量的水泥固井,以达到使系统载荷均衡的目的。 展开更多
关键词 水泥环 水泥凝固 环空界面 径向应力 理论解 实验验证
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晶格膨胀剂对水泥-套管界面胶结性能的影响实验 被引量:15
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作者 步玉环 柳华杰 宋文宇 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1067-1071,共5页
水泥石体积收缩会严重影响水泥-套管界面的胶结强度,而晶格膨胀剂可以弥补水泥石体积收缩,但晶格膨胀剂能否改善水泥-套管界面胶结强度有待进一步研究。利用自行设计的界面胶结强度测定仪定性地测量了膨胀水泥与套管的剪切胶结强度,同... 水泥石体积收缩会严重影响水泥-套管界面的胶结强度,而晶格膨胀剂可以弥补水泥石体积收缩,但晶格膨胀剂能否改善水泥-套管界面胶结强度有待进一步研究。利用自行设计的界面胶结强度测定仪定性地测量了膨胀水泥与套管的剪切胶结强度,同时研究了温度和压力变化条件下膨胀水泥与套管的胶结性能,并与常规水泥进行对比,探讨了膨胀水泥与套管界面的微观结构与界面胶结强度宏观力学行为的关系。研究表明:晶格膨胀剂的加入使得水泥-套管界面胶结强度明显下降;同时,晶格膨胀剂使水泥石的弹性模量增大,使水泥-套管界面胶结强度抵抗温度和压力变化的能力变差。为了满足开发过程中温度、压力改变条件下的固井界面封隔特性要求,研究一种既能实现膨胀功能、又能改善界面胶结力和水泥石力学性能的膨胀剂具有重要的意义。 展开更多
关键词 水泥石体积收缩 晶格膨胀剂 水泥-套管界面 胶结强度 实验研究
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CZE-ESI-MS联用测定小肽混合物的研究 被引量:5
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作者 梁振 张维冰 张玉奎 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期448-450,395,共4页
CZE ESI MS is one of the most sensitive detection method and one of the potential method for protomics analysis. In this work, peptide mixture was separated and detected by using CZE ESI MS, and the influence of pH va... CZE ESI MS is one of the most sensitive detection method and one of the potential method for protomics analysis. In this work, peptide mixture was separated and detected by using CZE ESI MS, and the influence of pH value of buffer and composition of sheath liquid on CE separation and MS detection was investigated. The method allows the detection limits up to 4 2—33 pg. The result of this method is better than that of CE UV for the peptide analysis. 展开更多
关键词 毛细管电泳 质谱 包层液 电喷雾接口
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交变压力下固井界面微间隙产生规律研究 被引量:32
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作者 赵效锋 管志川 +1 位作者 廖华林 吴彦先 《石油机械》 2015年第4期22-27,共6页
针对油井长期服役过程中的固井界面微间隙产生机理及规律问题,对比国外学者的经典试验,利用ABAQUS有限元软件对套管内压交变作用下的固井界面力学响应进行了模拟分析。分析结果表明,当套管和水泥环应力均处在弹性范围内时,没有微间隙产... 针对油井长期服役过程中的固井界面微间隙产生机理及规律问题,对比国外学者的经典试验,利用ABAQUS有限元软件对套管内压交变作用下的固井界面力学响应进行了模拟分析。分析结果表明,当套管和水泥环应力均处在弹性范围内时,没有微间隙产生;而在高应力作用下水泥环中存在塑性残余变形时,套管内压交替变化将导致套管、水泥环和地层界面变形不再协调,将可能脱开产生微间隙。因此得出结论:套管内压交变作用下的水泥环塑性残余变形是导致微间隙产生的主要原因之一。进一步对影响微间隙尺寸的关键因素及规律进行分析,指出套管内压值越大,产生微间隙的可能性就越大,套管内交变压差越大,微间隙的尺寸就越大;在套管内交变压力作用下,软地层比硬地层固井界面更容易产生微间隙;同时,选用低弹性模量水泥固井界面产生微间隙的可能性则会降低。研究结果对环空带压和环空窜流的产生原因及预防具有重要意义。 展开更多
关键词 微间隙 套管 水泥环 固井界面 塑性残余变形 有限元模拟
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基于水泥环完整性分析的许用套管内压力解析计算方法 被引量:6
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作者 史玉才 管志川 +2 位作者 席传明 苗在强 付成林 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期89-93,共5页
现有的油气井套管—水泥环—地层系统的应力分析模型可用于求解井筒系统应力分布及水泥环破坏条件,虽然对探讨水泥环完整性受套管内压力变化的影响起到了重要作用,但均未能给出许用套管内压力解析计算公式。为此,基于均匀水平地应力条... 现有的油气井套管—水泥环—地层系统的应力分析模型可用于求解井筒系统应力分布及水泥环破坏条件,虽然对探讨水泥环完整性受套管内压力变化的影响起到了重要作用,但均未能给出许用套管内压力解析计算公式。为此,基于均匀水平地应力条件下的套管—水泥环—地层系统的应力分析解析模型,针对多种水泥环破坏形式,推导出了受其作用下的水泥环径向开裂、剪切破坏、胶结面剥离等破坏条件的许用套管内压力解析计算公式。研究结果表明:(1)按水泥环径向开裂和剪切破坏条件分别求出最大允许套管内压力,推荐采用二者中的较小值作为最大许用套管内压力;(2)按水泥环胶结面剥离条件求出最小允许套管内压力,推荐将其作为许用套管内压力。结论认为,套管内压力升高可能导致水泥环径向开裂和剪切破坏,套管内压力及温度降低可能导致水泥环胶结面剥离,应综合考虑水泥环破坏条件合理确定出最大和最小许用套管内压力。 展开更多
关键词 水泥环 应力 径向开裂 剪切破坏 胶结面剥离 解析模型 破坏条件 套管内压力
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基于地质聚合物原理实现泥饼固化的固井质量改善方法 被引量:6
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作者 步玉环 赵乐天 王春雨 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2017年第1期96-100,共5页
钻井液在井壁上形成的一层不可固化的泥饼是固井二界面质量出现问题的主要因素,而泥饼固化技术是解决固井二界面问题的新思路。笔者结合矿渣固化泥饼技术和MTA固井技术的优势,提出了基于地质聚合物原理实现泥饼固化的新思。实验研究结... 钻井液在井壁上形成的一层不可固化的泥饼是固井二界面质量出现问题的主要因素,而泥饼固化技术是解决固井二界面问题的新思路。笔者结合矿渣固化泥饼技术和MTA固井技术的优势,提出了基于地质聚合物原理实现泥饼固化的新思。实验研究结果表明,在钻井液中加入偏高岭土和超细矿渣2种潜活性材料,当膨润土、偏高岭土和超细矿渣的比例为3︰3︰1时,钻井液形成的泥饼在激活剂的作用下能够具有较高强度;激活参数优化结果表明,激活剂硅酸钠的最佳加量为偏高岭土加量的72%,用于激活矿渣的氢氧化钠最佳加量为偏高岭土加量的2%,最优激活时间为15 min。此外,研究了偏高岭土和超细矿渣与钻井液的配伍性,发现2种材料对钻井液性能影响较小。通过泥饼固化实验结果显示,钻井液基浆的泥饼强度提高了63倍,2种钻井液体系的泥饼强度分别提高了16倍和20倍,表明该技术具有广阔的研究前景。 展开更多
关键词 固井二界面 偏高岭土 膨润土 钻井液 泥饼固化
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地层类型对水泥环的力学作用及影响 被引量:5
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作者 张景富 公海峰 +4 位作者 靳建州 徐明 王建成 李勇 黄昭 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2020年第4期30-39,I0003,共11页
地层类型制约地应力对固井水泥环的力学作用方式,明确地层类型对水泥环应力和结构完整性的影响特征,是建立井筒完整性保障技术的基础。以蠕变、弹性、刚性地层为研究对象,建立套管—水泥环—地层固结体有限元力学模型,分析地层类型、施... 地层类型制约地应力对固井水泥环的力学作用方式,明确地层类型对水泥环应力和结构完整性的影响特征,是建立井筒完整性保障技术的基础。以蠕变、弹性、刚性地层为研究对象,建立套管—水泥环—地层固结体有限元力学模型,分析地层类型、施工项目等对水泥环界面应力的影响。结果表明:蠕变地层中,地应力增加,界面接触压力增大;弹性、刚性地层中,地应力对界面应力无影响。蠕变、弹性地层中,地层弹性模量对界面应力的影响与地层、应力类型有关;刚性地层中,地层弹性模量对界面应力无影响。弹性地层中,加载时,水泥环易发生周向拉伸破坏,危险部位为窄间隙内界面。套管试压施工时,存在水泥环拉伸破坏的危险,危险井段为井口及深部弹性地层井段;储气库井注气施工时,存在的主要危险为加载过程中弹性地层井段水泥环本体拉裂破坏。 展开更多
关键词 地层类型 地应力 固井 水泥环 胶结界面 接触压力 周向应力 结构完整性
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基于拉伸胶结强度的水泥环一界面完整性评价 被引量:6
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作者 杨远光 方仲旗 +2 位作者 袁彬 谢应权 颜爽 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期183-190,共8页
油气井工作液密度降低或油气开采必将导致井筒内压降低,使水泥环一界面受到拉伸作用,造成水泥环与套管发生剥离,从而产生微环隙。过去由于没有拉伸胶结强度测量装置和方法,在进行水泥环封隔完整性研究和设计时,均采用水泥环一界面的剪... 油气井工作液密度降低或油气开采必将导致井筒内压降低,使水泥环一界面受到拉伸作用,造成水泥环与套管发生剥离,从而产生微环隙。过去由于没有拉伸胶结强度测量装置和方法,在进行水泥环封隔完整性研究和设计时,均采用水泥环一界面的剪切胶结强度或者水力胶结强度,导致在水泥浆体系优选和封隔完整性设计时存在不足。为此,根据水泥环工作时的受力过程,研制了水泥环一界面拉伸胶结强度测试装置并提出了相应的测量方法,基于该装置进行了水泥浆体系优选及一界面封隔完整性评价。通过对比水泥环一界面拉伸胶结强度和剪切胶结强度,发现前者约是后者的0.37~0.45,采用剪切胶结强度进行水泥浆体系优选或封隔完整性评价可能导致水泥环一界面封隔失效。实验发现,在高压养护条件下胶乳水泥浆体系一界面拉伸胶结强度大于膨胀增韧水泥浆体系和自愈合水泥浆体系一界面拉伸胶结强度。将水泥环一界面拉伸胶结强度作为油气井固井水泥浆实验设计、评价水泥环封隔完整性的重要依据之一,更能保证油气井安全生产运行。 展开更多
关键词 水泥环 一界面 胶结强度 拉伸胶结强度 封隔完整性
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复合绝缘子界面热源下的温度分布和暂态过程 被引量:5
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作者 郝艳捧 王泉 +3 位作者 毕继凯 杨政霖 潘锐健 郑雅霜 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3497-3506,共10页
复合绝缘子异常发热的原因和机理仍不清楚。为此研究了芯棒–护套界面缺陷发热复合绝缘子的温度分布与暂态过程,在界面设置热源,在界面、表面与试验环境中分别布置光纤光栅,制作了有界面热源、能测量界面温度、表面温度、环境温度的10 k... 复合绝缘子异常发热的原因和机理仍不清楚。为此研究了芯棒–护套界面缺陷发热复合绝缘子的温度分布与暂态过程,在界面设置热源,在界面、表面与试验环境中分别布置光纤光栅,制作了有界面热源、能测量界面温度、表面温度、环境温度的10 kV复合绝缘子,进行光纤光栅温度标定实验、不同界面热量下温度检测试验,并仿真对比研究。结果表明该试验热量下界面温度、表面温度随界面热源持续时间的暂态过程符合指数函数模型,时间常数分别约40 s、115 s;并提出了界面温度、表面温度暂态过程的起始时刻、稳定时刻,发现该界面热量下界面温度、表面温度达到稳定分别需要15~50 min、15~35 min,界面热量越大,达到稳定所需时间越长;试验与仿真均表明界面温度、表面温度暂态变化均与界面热量成线性关系,仿真发现了该试验界面热量下绝缘子的空间温度分布范围,以热源为中心,在横截面对称轴方向上向芯棒方向热传导了9.5 mm、在界面周向上远离热源热传导了7 mm、在界面轴向上远离热源热传导了12 mm。该研究为复合绝缘子异常发热温度分布和暂态过程的检测、机理和影响提供了研究基础和技术手段。 展开更多
关键词 复合绝缘子 光纤光栅 异常发热 芯棒–护套界面 温度暂态变化
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