碳纳米管的掺入对油井水泥浆性能的影响

碳纳米管(CNS)具有很高的机械强度和较好的韧性,可用于提高井筒水泥环的力学性能,本文主要研究碳纳米管的掺入对油井水泥浆(石)性能的影响.首先针对碳纳米管在水性体系中的分散性进行了研究,对比了四种分散剂的分散效果;通过测定不同剪切速率下的表观粘度,研究分散剂掺量/CNS掺量对碳纳米管复合水泥浆的流变性的影响;研究了不同掺量CNS对水泥石抗压强度和抗折强度的影响规律,并通过微观结构分析进行了解释.试验结果表明:四种分散剂中,阿拉伯胶对碳纳米管的分散效果最好;当分散剂/碳纳米管为3时,碳纳米管复合水泥浆的流变性最好;当碳纳米管掺量0.1％时,碳纳米管复合水泥石的抗压强度和抗折强度分别提高21.1％和37.1％.     

纳米硅溶胶DRN-1L在固井水泥浆中的研究与应用

针对固井水泥浆强度发展慢等问题,本文进行纳米材料改善水泥浆技术研究.研制了一种纳米硅溶胶DRN-1L,纳米SiO2固相含量为40％,SiO2颗粒的平均粒径为26 nm.在水泥浆中掺入0.5％ ～ 2％ DRN-1L可改善水泥浆的稳定性、流变性.DRN-1L能有效提高水泥石的致密性和促进早期强度发展,当掺入2.0％ DRN-1L时,水泥石抗压强度提高97.4％,抗折强度提高20％.纳米材料DRN-1L水泥浆体系在大港油田调整井固井中成功应用,固井质量显著提升,为纳米水泥浆体系的深入研究奠定了技术基础.     

智能化自适应广谱型新材料在石油工程中的应用

新材料与石油工程技术的融合发展将驱动技术创新,甚至带来颠覆性的技术变革,成为油气勘探开发工程技术新利器,有利于推动油气增储上产、降本增效.新材料在生物医药、航天航空、国防军事、机械设备、油气勘探等领域发挥巨大作用,国内外石油公司和石油工程技术服务公司更加注重技术创新,不断加大新材料、新技术研发和应用力度.当前,石油工程技术逐渐向智能化、实时化、自动化方向发展,亟须新材料提供技术支撑以及多学科、多领域跨界融合.就功能而言着重从智能化、自适应、广谱化3个方面对新材料研究进展进行论述,为石油工程新材料研发提供新思路、新方法.     

水泥环力学参数与载荷间的适应性

为选择水泥环力学参数,保障水泥环封固效能,利用套管- 水泥环- 地层组合体结合有限元力学模型,研究了蠕变地层不同井深条件下水泥环屈服强度、弹性模量、载荷对界面应力及破坏形式的影响,分析了强度、弹性模量与载荷的力学适应性关系。结果表明:套管内加载时井口处水泥环易于发生周向拉伸破坏,井下水泥环则易于发生屈服和出现高的压应力。加载中水泥环发生弹性变形时,水泥环屈服强度对界面各应力不产生影响;弹性模量增加,界面各应力增加。水泥环发生屈服变形时,水泥环屈服强度增加,界面各应力均增大;弹性模量增加,界面接触压力增大,内界面周向应力降低;卸载时井口处水泥环易于发生胶结界面撕裂。水泥环具有低弹性模量、适当屈服强度、高抗拉强度、高胶结界面强度时承载能力高。     

高温深井固井水泥浆稳定性探讨

高温深井固井质量难以保证,其中一个重要原因是水泥浆在高温条件下的综合性能不能满足要求,尤其是水泥浆在高温条件下的稳定性。对同一水泥浆配方采用不同的试验方法,可能会得到不同的试验结果。从失水、析水及沉降稳定性三个方面对水泥浆的稳定性进行了探讨,着重讨论了高温条件下水泥浆沉降稳定性的评价方法,推荐了现有试验条件下最接近井下实际情况的水泥浆高温沉降稳定性评价方法,对高温深井固井水泥浆体系设计具有一定的指导意义。     

苏桥深潜山枯竭油气藏储气库固井技术

位于河北省霸州市和永清县境内的苏桥储气库群,储层埋深最深达5 500 m,具有地层温度高、气藏亏空严重、孔隙压力系数低、易漏失、易垮塌、大井眼、长封固段等特点。通过技术攻关,研制的弹韧性水泥浆体系满足了储气库井水泥石力学性能要求;采用前导低密度、低黏度、低切力抗钙污染钻井液和低密度前置液抵消了地层承压能力不足的问题,防止了地层漏失,提高了顶替效率;研制的菱角形颗粒加重隔离液增强了对井壁的冲刷能力,保证了界面胶结质量;研究制定的一系列固井技术措施对提高苏桥深潜山枯竭油气藏储气库井的固井质量收到了明显效果。