矿渣MTC技术的应用

本文简要概括了矿渣MTC技术在我国的应用情况,对于当前存在的不足之处以及发展前景也作了简单的介绍。文章主要论述了该项技术中相关的一些材料(包括矿渣、分散剂和激活剂体系等)的性能和他们在转化液中的作用。文章对该技术的主要成分——高炉水淬矿渣(BFS)做了详细的介绍,包括结构、组成、水化产物等。矿渣MTC水泥浆由钻井液转变而来,它与钻井液有很好的兼容性,在提高界面的胶结质量上发挥了很好的作用。矿渣MTC技术具有广阔的发展前景,有深入研究的必要。     

油基钻井液组分对水泥浆性能的影响及其机理

针对固井时油基钻井液与水泥浆掺混易产生接触污染进而影响施工安全的问题,开展了油基钻井液各组分对水泥浆流变性、稠化时间、抗压强度等性能影响的研究,同时结合扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱等手段,初步探索了油基钻井液各组分对水泥浆性能影响的机理。实验结果表明:油基钻井液的掺混会使水泥浆流变性变差、水泥石抗压强度降低,影响顶替效率及水泥环的封隔能力;柴油、主乳化剂、副乳化剂等单组分对水泥浆流变性能的影响不大,而由柴油、内部水相与乳化剂搅拌形成的乳状液则会对水泥浆性能产生几乎与油基钻井液同等程度的影响。研究结果表明:乳状液圈闭了水泥浆中的自由水,导致浆体变稠,使水泥颗粒无法与自由水有效结合,阻碍水泥浆的水化,导致水泥石结构疏松多孔,影响了水泥石的强度。对策建议:可使用添加合适表面活性剂的先导浆、隔离液等措施来缓解接触污染。     

固井水性环氧树脂水泥石力学性能研究

针对油井水泥石易脆裂而造成油气井层间封隔失效的问题,通过实验研究了水性环氧树脂含固化剂的掺入对油井水泥石力学性能的影响,利用单轴抗压强度实验考察了不同加量的环氧树脂对水泥浆力学性能的影响.实验结果表明:60％环氧树脂占比的树脂水泥石,其28 d的抗压强度可以达到51 MPa,抗拉强度可以达到5.1 MPa.相较于油井水泥石28 d抗压强度提高了47％,28 d抗拉强度提高了98％.其弹性模量降低至1.8 GPa,相较于油井水泥石降低了76.5％.通过实验说明,水性环氧树脂能有效提高水泥石的抗压、抗拉强度,降低弹性模量.结合微观形貌观察,高掺比树脂在水泥石固化后形成的三维网状结构与附着在网状结构上的水泥水化产物,能够改善水泥石的强度和韧性.     

三凝水泥浆体系在深井、超深井固井中的应用

川东北地区Φ177.8 mm尾管固井存在裸眼井段地层承压能力低、高低压力系统同存、气显示层段多、温差大、喇叭口附近水泥浆易发生超缓凝、强度不够的固井技术难题。针对固井技术难题，提出采用三凝水泥浆体系分别封固油气层、非油气层的技术思路；套管重合段采用常规密度水泥浆封固，能有效地防止高温水泥浆超缓凝现象。该体系在七北103井固井中的应用，取得了固井质量优为30.98%，中为39.54%，差为29.48%的良好效果。对比同一构造同一套管层次固井作业，尤其是套管重合段，该体系保证了悬挂器处封固质量，注水泥后井口没有出现喇叭口附近窜气冒气现象，有效地防止了气窜的发生。声波测井结果表明，复杂井段的封固质量达到了防气窜的目的。     

矿物纤维低密度水泥石力学性能研究

目前低密度水泥石多存在韧性不足、抗拉强度、抗折强度低等问题,给低密度水泥浆在深井、超深井井筒完整性带来忧患,因此改善低密度水泥石力学性能具有重要的意义。通过考察抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弹性模量,对新型材料玄武岩纤维和目前现场常用的聚丙烯纤维改善水泥石力学性能的效果进行了对比。结果显示:在较低加量范围内玄武岩纤维对水泥浆流动性影响不大,可以和聚丙烯纤维一样显著降低水泥浆API失水和自由水含量,提高水泥石的抗压和抗折强度,显著提高水泥石的抗拉强度,在掺量为0.5%时可使水泥石抗拉强度提高50%;同时可以降低水泥石弹性模量,提高水泥石的韧性。玄武岩具有较好的经济适用性,在油气井固井中有较大的开发应用潜力。     

提高复杂井固井质量的关键因素探讨

阐述了当前国内复杂井工程地质特征及固井失效的基本类型,从系统工程角度归纳了影响复杂井固井质量的主、客观因素,钻井液性能对固井质量的潜在影响和水泥浆性能设计容易产生的主要缺陷问题.在此基础上,根据注水泥作业的系统组成,质量控制涉及的硬、软件子系统,固井工程系统约束、管理与技术集成要求等,全面探讨了提高复杂井固井质量的控制要素,提出了复杂井科学注水泥的基本要求和当前提高复杂井固井质量应研究的关键问题.     

氯离子对G级水泥水化影响的化学机理研究

从硅酸盐工学和材料科学的角度,以盐水水泥浆为主要研究对象,利用X-射线衍射分析、微观电镜等实验手段,从化学机理方面研究了Cl-对G级水泥水化的影响,以期为抗盐水泥浆体系的设计提供理论依据。实验分析结果表明,Cl-参与C3A和C3S的水化反应,生成离子溶度积很小的氯盐（C3A.CaCl2.10H2O）,加速水化从而缩短水泥浆稠化所需要的时间;水化反应产生的OH-与溶液中游离的Ca2＋反应生成Ca（OH）2,使成形后的水泥石内部疏松且孔结构分布不均,其抗压强度小于不加盐所形成的水泥石;因氯盐引起的固相绝对体积的变化值为91.04%;加盐水泥石的固相体积相对不加盐的水泥石体积增大3.1%。     

矿渣对固井用硫铝酸盐水泥石性能影响研究

目前,固井基本上是选用G级油井水泥,但随着油气田开采难度和井下情况的复杂化程度增加,固井难度不断加大,常规的油井水泥已不能完全满足工程需要,而具有特殊优异性能的特种水泥在固井工程中的应用研究将成为重点,并具有广阔的应用前景.因而为了探索硫铝酸盐水泥用作固井水泥石的可能性,本文选用矿渣A和矿渣C做为硫铝酸盐水泥的外掺料,针对硫铝酸盐水泥石后期强度倒缩的问题,对硫铝酸盐水泥进行改性.主要研究了矿渣的加量对硫铝酸盐水泥力学性能的影响.宏观上通过考察不同外掺料加量对硫铝酸盐水泥石抗压强度的影响,并通过X射线衍射,对矿渣改性硫铝酸盐水泥组分进行分析;采用岩心孔隙联测仪分析水泥浆水化后孔结构.微观上用扫描电镜对改性前后水泥石的微观形貌对比分析,从而得出宏观上抗压强度提高的原因.     

油井水泥石三轴力学行为数学分析模型

油井水泥石是在地层岩石中工作,必然要受地层围压的作用,其力学性能的表现可以通过三轴应力实验来考察.为准确描述水泥石在三轴作用下的特殊力学行为,本文提出了一种数学分析模型,该模型基于Weibull统计理论,从弹塑性损伤失效的角度出发,利用Mohr-Coulomb准则建立起细观与宏观的桥梁,得到了油井水泥石在三轴应力作用下的统计本构关系.以此本构方程来拟合水泥石在单轴、三轴应力作用下的应力-应变曲线,与实验结果匹配良好.     

多分支井固井完井技术研究进展

由于分支井固井完井须考虑油井整个生产期分支点处的力学完整性与液压密封性,且分支井眼具有使射孔组合、压裂管柱重复进入作业的能力,因此分支井固井与完井工艺较为复杂。分支井固井完井技术所取得的进展：国外Baker Hughes、Sperry-Sun等公司都相继开发了具有自主知识产权的完井系统;我国具有自主知识产权的完井系统主要有DF-1多分支井完井系统、尾管悬挂器定向回接系统、预开窗分支井完井装置、膨胀管定位多分支井系统;在固井中水泥浆体系选择胶乳、纤维、弹性粒子作为增加水泥石柔韧性能的材料;窗口密封上采用密封液辅助水泥加固密封。目前的不足在于：现有完井系统应用的局限性与可靠性且国内没有成型的分支井智能固 井完井系统;国内针对分支井窗口密封的固井水泥浆、密封液、预制成型工具处于室内研究阶段尚未大范围推广应用。今后分支井固井完井的发展方向主要集中于智能固井完井、预制成型完井系统、柔性水泥浆的研究。