气体膨胀水泥浆技术研究

摘要

固井注水泥是一个一次性不可逆的过程，一旦固井措施不到位将使地层中的油、气、水进入环形空间，产生气窜。尤其是近年来油气勘探开发向深、难、低丰度领域发展，固井窜侵问题更是引起广泛关注和重视。
　　 本文通过大量的调研、分析，论证了固井作业时水泥浆柱在井眼环空静止时发生胶凝失重；压力传递损失及水泥浆形成水泥石收缩产生窜侵的原因，并指出铝粉类膨胀剂存在的缺陷。针对上述情况本文研究出了气体膨胀水泥浆体系，该体系是以外加剂形式加入到水泥浆中，此外加剂在水泥浆的碱性和井下温度的条件下产生氮气，形成气体膨胀水泥浆体系，能使水泥浆形成向外膨胀和增加水泥石内部结构应力，达到提高水泥孔隙压力，防止固井窜槽和窜流发生的目的。本文还介绍了国内外在油气井窜侵事例、所引发的经济损失，目前国内外固井防窜方面所做的主要工作；阐述了有关的气窜的成因及防窜机理方面的研究成果。
　　 本文研究的膨胀水泥浆体系在华北油田、长庆气田及冀东油田的20多口不同地区、不同井深、不同井型油气井上应用，体现了应用简便、适用性强的特点，防窜侵效果明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1前言

1.2气窜发生的主要原因及危害

1.2.1气窜发生的主要原因

1.2.2气窜发生的危害

1.3气体膨胀水泥浆技术研究现状

1.4本课题研究的目的和意义

第二章 气体膨胀水泥浆防窜机理探讨

2.1水泥浆失重的研究

2.1.1直井模拟实验装置

2.1.2水泥浆胶凝强度的测定

2.1.3水泥浆固后的气窜

2.1.4剪切胶结强度和水力胶结强度

2.1.5水泥浆在模拟直井内的失重规律

2.2水泥浆失重的计算研究

2.2.1胶凝悬挂引起的失重

2.2.2体积收缩引起的失重

2.2.3模拟计算

2.3关于水泥浆凝固后收缩研究及理论

2.4胶凝造成的压力降低

2.4.1由于水泥浆胶凝作用导致的静液柱压力的降低

2.5通过水泥孔隙结构的气窜

2.5.1由于收缩作用，孔隙压力降到水柱压力梯度

2.6水泥与套管和水泥与地层之间胶结对气窜的影响

2.7结论

第三章 膨胀水泥浆的室内研究

3.1试验仪器、方法和材料

3.1.1主要试验仪器和设备

3.1.2主要试验方法及标准

3.1.3主要试验材料

3.2 ZP-2氮气膨胀剂的研究开发

3.3膨胀水泥浆的膨胀性试验

3.4膨胀水泥浆与降失水剂和分散剂的配伍性试验

3.5氮气膨胀剂对水泥石抗压强度的影响

3.6膨胀水泥浆性能评价

3.7膨胀水泥浆的气窜控制性室内研究

3.8膨胀水泥石的渗透率实验

3.9与其它膨胀剂的性能对比实验

3.10膨胀水泥配方试验

3.11膨胀水泥浆的模拟现场试验

第四章 现场应用事例

4.1长庆油田气井井上的应用

4.2桐12X井应用情况

4.3 T30—1X井油层套管固井

4.4晋古13井

4.5留107井

4.6现场应用的几点认识

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文及获奖情况