影响油井水泥浆流变性的因素

油井水泥浆的流变性是注水泥施工的一个重要工艺参数,是水泥浆配方设计的核心以及安全施工的前提。分别从油井水泥浆组成成分(石膏加量、比表面积、分散剂)、工作环境(温度、压力)、施工参数(搅拌速度、搅拌时间)和水泥浆的水灰比等方面通过试验来研究影响水泥浆流变性的因素。研究结果表明:随石膏掺量的增多,水泥颗粒的比表面积增加,水泥浆的流动性能随之变差,而比表面积为320~350 m2/kg时,水泥浆流变性能变化不大;提高搅拌速度和增长搅拌时间能提高水泥浆流变性能;随温度的升高水泥浆的流变性表现为先提高后变差的变化趋势,该试验条件下当温度高于70℃时水泥浆的流变性能明显变差,但压力对于水泥浆流变性影响不大。     

新疆迪那区块高温水泥浆流变性应用评价

合理描述复杂地层固井水泥浆的流变性,准确表达温度对流变性的影响对固井施工和固井质量尤为重要。从评价迪那区块固井水泥浆的流变性出发,结合塔里木油田固井现状以及现场试验数据,分析了固井水泥浆流变参数的常规计算方法及回归计算方法;利用回归分析的数学方法,对各流变模式的流变参数进行了综合回归计算与分析比较,优选得出适合塔里木油田的HB流变模式以及温度对流变参数的影响方程。因为影响流变参数的因素很多,为准确计算流变参数,可根据得出的反映温度与流变性关系通用的二次函数方程,结合不同的试验条件、水泥浆配方、外加剂以及数据可以回归出有针对性的关系式。     

深井钻井液高温高压流变性研究

本文对高温高压流变性进行了研究，内容包括温度，压力对外事井液流变参数的影响规律，具有温度，压力的钻井液流变参数的计算；钻井液流变参数受温度，压力影响后对外事井过程中岩屑携带，循环压耗值等工程问题的影响情况等。     

固井水泥浆的时变性分析

固井设计中，水泥浆的流变性是重要参数。对水泥浆流变参数估计偏差较大，将引起由此计算出的循环摩阻压力和施工设计排量出现偏差，导致顶替效率不高，甚至压漏地层。目前，国内外在注水泥设计时，都将水泥浆视为非时变性非牛顿流体。但是，水泥浆一旦配制后则开始发生水化反应。这必将影响水泥浆的流变性，水泥浆在不同的水化阶段显示不同的流变特征。为此，研究了不同水化阶段的水泥浆的流变特性。结果认为，在中、低剪切速率下，水泥浆的时变特征显著，而水泥浆在顶替过程中剪切速率多为300 s^-1以下。注水泥浆施工设计时，必须对水泥浆的时变性予以足够重视。     

固井水泥浆流变规律实验研究

应用不同的水泥浆体系固井是解决不同地层需要的主要手段,但对其流变性规律尚缺乏系统的实验研究和理论分析。针对目前常用的4种水泥浆体系,利用流变性实验分析方法,研究了水泥浆在不同水灰比、温度和水化阶段的变化规律,建立了流变参数随温度和时间的变化关系式。结果表明,水泥浆的流变性随着水灰比的增大而得以改善,随温度的变化具有明显的区间性变化规律,但不同体系的趋势转变温度点不同,且随着水泥浆的不断水化,其流性指数减小,稠度系数增大。该研究可为优化固井注水泥设计方案提供重要的理论依据。     

水包油钻井液高温高压流变性研究

用7400型高温高压流变仪对“八五”期间研制的华北任平1井低密度水包油乳化钻井液高温高压流变性进行了实验研究。系统地测试了温度、压力对该钻井液流变性的影响;运用宾汉模式、幂律模式、卡森模式和赫-巴模式对该钻井液高温高压流变数据进行了系统拟合分析,得出赫-巴模式是描述该钻井液高温高压流变性的最佳模式,就工程应用而言,二参数的卡森模式也可以用于描述水包油乳化钻井液高温高压流变性。并研究了赫-巴流变方程中各参数随温度和压力的变化规律;还对该钻井液高温高压流变数据进行了回归分析,建立了预测低密度水包油乳化钻井液高温高压流变性能的模式。     

温度及外加剂对水泥浆流变性的影响

水泥浆流变性与水灰比、水泥颗粒的粒度和形状、水泥化学组分及颗粒表面上组分的相对分布、外加剂种类和加量、试验条件(温度和压力)等众多因素密切相关，因此对特定浆体流变模式及流变规律的确定结果，往往因研究者及实验条件不同而存在差别。以嘉华G级油井水泥为研究对象，以流变学基本原理为基础，以高温高压流变仪获得的流变测试曲线为依据，采用赫切尔—巴尔克莱模式本构关系确立了在不同井温下水泥浆体流变模型，探讨了温度、外加剂等对流变性能的影响规律及其本质，为深井水泥浆体系设计及流变学计算提供了基础。计算及分析结果表明，建立的流变模式及确定的流变参数值具有良好的精度。     

水泥浆时变性对注水泥水力参数的影响分析

油气井固井注水泥过程中,水泥浆始终存在水化反应,水泥浆的流变特性也将发生相应的变化。这一时变性能必然影响到浆体流态和其他流动参数。在油气井固井水泥浆的时变性研究的基础上,进一步研究了井底循环温度对水泥浆时变性的影响。并运用非线性最小二乘法,对水泥浆流变参数随时间变化曲线进行了拟合,得出流变参数的计算公式。通过实例,进行了水泥浆流变参数的时变性对注水泥水力参数的影响分析。结果表明,井底循环温度越高,水泥浆的时变性越强;恒定流速施工,时变性对循环摩阻压降影响较大;要保持某一流态顶替,需保证相应的临界流速或排量。     

影响油井水泥浆流变性的因素

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。本文分析了影响油井水泥浆流变性的主要因素：水泥的矿物组成（主要讨论中间相）即Ｃ４ＡＦ和Ｃ３Ａ对水泥浆的流变性影响很大,而易与硫酸盐反应生成钙矾石（ＡＦｔ）,不利于水泥石的长期稳定性;碱含量即Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ总含量,熟料中碱对水泥浆的影响超过Ｃ３Ａ;当水泥的粒度（比表面）颗粒粒径大于７５ｕｍ时,分散剂几乎不起作用;温度主要是通过加速或延缓水泥的水化速度而影响水泥浆的流变性;压力的增加会加速水泥的水化;化学外加剂也能改善水泥浆的流变性。并提出了水泥浆配方流变学设计的试验流程。     

考虑分段流变模式的深井井筒压力精确预测模型

超深井、特深井井筒温度和压力分布范围宽,钻井液流变性受超高温超高压影响显著,基于常规流变模式的井筒压力预测误差较大,文章通过开展温度为20～220℃、压力为0.1～200 MPa的水基钻井液和油基钻井液流变性测试实验,提出了不同温度和压力范围内的钻井液分段流变模式优选方法,建立了考虑多因素综合影响的钻井井筒压力精确预测模型。研究结果表明,随着温度和压力的变化,钻井液流变曲线的变化规律不一致,单一流变模式无法完全表征钻井液的流变特性;赫巴流变模式对100℃以下的水基钻井液和140℃以下的油基钻井液的流变性适用性更好,其他温度范围内罗斯流变模式的适用性更好;分段流变模式对井底压力的影响较为明显。将模型的计算结果与实测数据进行对比,发现井底压力预测误差在0.3 MPa以内,立管压力预测误差小于0.6 MPa;相对于油基钻井液,水基钻井液中的井筒压力预测误差更小。研究结果能够为超深井、特深井井筒压力精确预测奠定理论基础。     

小阳离子聚合物钻井液高温高压流变性研究

用CHAN-7400型高温高压流变仪对大庆钻水平井用小阳离子钻井液的高温高压流变性进行了实验研究,对描述该钻井液高温高压流变性的流变模式进行了优选。实验结果表明,赫-巴模式是描述该钻井液高温高压流变性的最佳模式;钻井液在所有剪切速率下的剪切应力,随温度升高呈下降趋势,随压力增大呈微弱的增大趋势;赫-巴模式流变参数即高剪切速率下粘度η_H和屈服应力τ_y,以及AV、PV和YP随温度升高而下降,随压力增大而增大,但受压力的影响较小。     

煤与劣质油制备的油煤浆的流变性及溶胀特性

探讨了煤油共炼过程中煤与不同劣质油配制油煤浆的适应性;考察了不同溶胀时间下煤的溶胀度、表观黏度的变化,探讨管道运输温度条件下溶胀对油煤浆流变性的影响。结果表明：以馏出温度高于310 ℃重油为溶剂与白石湖煤制得油煤浆,浆体表现出剪切稀化行为;以减压渣油和高温煤焦油为溶剂制得油煤浆,浆体出现非连续性剪切增稠现象;具有剪切增稠趋势的体系不适用于作为煤油共炼油煤浆制备的溶剂。以馏出温度高于310 ℃重油为溶剂的油煤浆在工况温度（80 ℃）条件下出现溶胀行为,且溶胀后表观黏度增大;在较高温度（不低于90 ℃）条件下溶胀行为对油煤浆的流变性影响不大。     

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与常规水泥浆固井技术相比,MTC固井技术具有明显的技术、经济优势。但是,由于低密度、超低密度矿渣MTC固井液体系中含有大量的低密度减轻材料和泥浆处理剂,同时,矿渣只具备潜在的水化反映活性。因此,体系的强度与同等密度的水泥浆相比有些偏低,从而限制了其在低压易漏地层固井中的应用。新疆石油管理局钻井工艺研究院通过大量的实验研究,开发出一种适于新疆油田多种泥浆体系的矿渣MTC高效促凝剂。室内检测结果表明,该促凝剂：①可显著提高矿渣MTC在低温下的早期强度;②所配矿渣MTC的稠化时间随其加量的变化、随设计温度的变化近似呈线性变化,因此,可通过其加量的变化灵活调节矿渣MTC在低温下的稠化时间;③不影响体系的流变性及流动能力,可与分散剂配合使用,灵活调节体系的流变性,从而有效解决低密度、超低密度矿渣MTC低温早期强度偏低的问题。     

煤与劣质油制备的油煤浆的流变性及溶胀特性

探讨了煤油共炼过程中煤与不同劣质油配制油煤浆的适应性；考察了不同溶胀时间下煤的溶胀度、表观黏度的变化，探讨管道运输温度条件下溶胀对油煤浆流变性的影响。结果表明：以馏出温度高于310 ℃重油为溶剂与白石湖煤制得油煤浆，浆体表现出剪切稀化行为；以减压渣油和高温煤焦油为溶剂制得油煤浆，浆体出现非连续性剪切增稠现象；具有剪切增稠趋势的体系不适用于作为煤油共炼油煤浆制备的溶剂。以馏出温度高于310 ℃重油为溶剂的油煤浆在工况温度（80 ℃）条件下出现溶胀行为，且溶胀后表观黏度增大；在较高温度（不低于90 ℃）条件下溶胀行为对油煤浆的流变性影响不大。     

深水水基恒流变钻井液流变特性研究

水基恒流变钻井液是一种适用于深水钻井作业的新型工作流体,目前关于该体系的报道较少。通过对一定温度压力下钻井液性能的检测以及流变模型分析,研究了水基恒流变钻井液的流变行为,并初步探索了恒流变机理。结果表明,在0.1～35.4 MPa范围内,当温度从4℃升高到65℃,黏度计读数φ₆/φ₃、动切力、塑性黏度等流变参数的变化幅度较小,分别在10～13、9～12、13～18 Pa及15～22 mPa·s范围内,且φ₆与φ₃读数随温度呈“U”型分布;在温度压力组合条件下,拟合经验流变方程的相关性排序为:宾汉塑性≈幂律＜卡森≈赫-巴≈罗-斯模型,其中双参数卡森模型的相关系数较高,且表达式简洁,适于描述水基钻井液的恒流变特性;以卡森模型为初始方程,引入T/P因子建立了高预测精度的动力学流变方程f（T,P,γ）,相对误差平均值为7.19%±4.07%,偏差极大值集中在100（ r/min）/65℃;分析了关键处理剂的分子形貌、结构及其与黏土片层的缔合作用,提出了基于分子形态的定性构效假设,揭示水基钻井液的流变稳定性本质。