水泥环

摘要： 维持正常的油气生产通道与延长油气井的运行寿命,必须保证井下固井水泥环的完整性。建立基于深层页岩气实际井下环境的地层围岩-水泥环-套管组合体模型,研究水泥石井下力学载荷状态及力学行为特征,形成适用于深层页岩气固井工艺的固井水泥基材料完整性评价方法。

摘要： 2022年2月20日从大港油田传来喜讯,中油测井C4302队使用自主知识产权的先锋射孔弹,在港古16101井一次性射穿三层套管。经监测数据反馈,射孔爆破成功穿越中间层位,实现了原状地层与油井井筒内连通。由于老井二次开发需要,该井补孔位置均位于原目的层上部。在射孔过程中,射孔弹须一次性射穿含射孔器材本身在内的三层钢铁介质和两层水泥环,射孔径向距离达208.7 mm,其中4层钢体累计厚度42.01 mm,一次性射穿的难度较大。

摘要： 俗话说,上天容易入地难。油气勘探开发,就是要在看不见摸不着的千米地下寻找和开采油气,难度可想而知。其中,更是有一项与岩石“硬碰硬”的技术,它就是射孔。如果将油气勘探比喻为探采宝藏,那么射孔就是打开宝藏的“金钥匙”。它是在物探、钻井、测井、固井等工序后,利用射孔弹迸发出的高能金属射流,穿过厚厚的套管、水泥环和地层,建立油气产出的通道。

摘要： 为准确预测套管环空上方的持续环空压力,以水泥环裂隙与固井界面微环隙为环空窜流通道,用一维不稳定渗流描述气体在水泥环中的运移过程,基于物质守恒和体积守恒,将环空窜流等效渗透率计算方法补充到持续环空压力预测模型中,依此建立了套管环空压力计算模型,并给出了迭代求解方法,实现了对水泥环真实密封性的定量评价。通过与现场实测数据的对比,验证了模型预测套管环空压力的准确性。研究结果表明:窜流通道等效渗透率和初始环空压力只会影响套管环空压力的上升速度;而气层泄漏压力和水泥环封隔长度会同时影响上升速率和环空压力极值;改善水泥浆配方以及合理调控水泥返高是现场防治套管环空压力较为可行的措施。研究结果可为现场套管环空压力的风险评价与管理控制提供理论依据。

摘要： 随着油气勘探开发的不断发展,井深逐步加大,压力、温度也逐步升高,伴随着蒸汽吞吐、蒸汽驱等技术的应用,由于地层流体与环境温度的巨大差异,套管、水泥环受热膨胀导致的带压问题日益突出,导致套管损毁、水泥环破坏、安全性降低,影响作业生产,直接威胁到井筒完整性。深井条件下套管形变实验装置可以在室内条件下,通过模拟实际深井条件,测量高压、高温条件下套管的形变、应力,检测水泥环的破坏情况,分析套管的形变、应力变化规律。

摘要： 射孔弹起爆后侵彻井筒与地层的同时,同样会破坏孔道周围的套管与水泥环。一旦水泥环出现微裂缝或固井界面出现微环隙将会在后续开发过程中诱发环空窜流。针对此问题,基于螺旋射孔方式,采用4种型号射孔弹进行大型射孔打靶试验,分析射孔后水泥环与固井界面的破坏特征,并讨论两种水泥浆配方下射孔弹装药量、射孔密度对井筒局部失封范围的影响。结果表明水泥环内锥形孔道周围齿状微裂纹发展区域靠近固井二界面;孔道周围套管与水泥环形变能力的差异形成一界面马鞍形的脱黏区域;采用小药量射孔弹、降低射孔密度、改善水泥浆配方可减小水泥环内部损伤范围与界面脱黏区域,利于后期压裂过程中井筒密封完整性的保持。

摘要： 二氧化碳提高采收率井(CO-EOR)长时间的开采,使井筒容易被顺滑形成泄漏通道,最终导致地层流体相互窜流。针对这一问题,通过对前人的研究成果进行总结,分析了水泥环封隔失效形成的通道类型、水泥环封隔失效的影响因素。水泥环封隔失效导致地层流体泄漏有套管-水泥环、水泥环-地层、水泥环内部孔隙、微裂缝4种形式;水泥环封隔失效的影响包括三大类,第一类是因为温度变化产生的交变应力的影响,第二类是井筒内压变化产生的交变应力的影响,第三类是二氧化碳腐蚀影响。此外,预防水泥环封隔失效应从优化注入参数、提高水泥环力学性能和水泥环抗腐蚀性能3个方面进行。

摘要： 为更精确分析水泥环应力,针对目前水泥环应力解远场边界不固定的问题,把水泥环当作理想弹塑性材料,固定地层无限远场法向位移,结合Mohr-Coulomb准则,利用待定系数法建立了一种套管水泥环地层组合体受均匀内外压的位移和应力分布弹塑性修正解。对比套管外壁载荷弹性解和弹塑性解,并对不同套管内压和水泥环力学参数条件下的水泥环力学完整性进行敏感性分析。分析结果表明1)当套管内压超过弹性极限内压时,套管外壁载荷的弹塑性解大于弹性解,且随着套管内压增大套管外壁载荷增加幅度变大,最大增幅为4.05%。2)随着套管内压增加,水泥环弹性模量增加,泊松比降低,水泥环塑性区增加,由4.29 mm增加到最大19.54 mm。径向应力始终为压应力,但套管内压较高时,周向应力有转变为拉伸应力的风险。3)以渤海一口直井为例进行分析,计算得到水泥环弹性极限内压为29.8 MPa,套管最大内压为22.8 MPa,小于水泥环弹性极限内压,现场测定固井质量合格。工程上应控制最高套管内压不超过弹性极限内压,避免水泥环发生塑性变形,导致“微环空”形成。研究成果对水泥浆体系设计和力学完整性分析提供理论指导。

摘要： 2021年以来,南海东部海域勘探开发重心转移,古潜山、深层低孔渗透储层逐渐成为探勘工作的转战场,固井面临压裂井高压低渗、防气窜及水泥石增韧等诸多难点与挑战。本文研究了一种韧弹性水泥浆体系多次成功应用于南海东部压裂井。

摘要： 基于三向主应力影响的水泥环弹塑性模型和界面裂缝的应力场模型,综合考虑水泥环拉伸破坏、塑性屈服、界面裂缝沿界面扩展以及界面裂缝曲折扩展等失效形式,建立了满足压裂井筒密封要求的水泥环力学性能设计方法,同时据此方法构建了水泥环弹性模量、泊松比量化设计图版,明确了井筒安全和风险区域,量化了水泥环屈服强度和抗拉强度指标。研究表明:降低水泥环弹性模量、提高水泥环屈服强度和泊松比可避免水泥环发生塑性变形;提高水泥环抗拉强度可防止其拉伸破坏;提高水泥环弹性模量和泊松比对缩短界面裂缝长度有利,但会增加界面裂缝曲折扩展进入水泥环的风险。模型验证与实例检验证实该模型计算结果较准确,更便于现场应用。

摘要： 本文旨在研究固井水泥环质量对套管抗挤能力的影响.通过自主研制的套管—水泥环受地层应力装置进行相关实验,研究了水泥环弹性模量、套管居中度、对应圆心角内水泥环完全缺失、缺失厚度以及气侵导致水泥环缺失等因素对套管抗挤强度产生的影响,根据实验数据来修正套管抗挤强度经验公式.结果表明:当水泥环出现缺陷时,水泥环弹性模量平均每增加1GPa套管抗挤能力降低9.02％;平均套管居中度每降低30％,套管抗挤能力降低1.57％;对应圆心角角度内水泥环缺失厚度每增加1mm,套管抗挤能力降低0.15％;水泥环气侵通道短轴长度平均每增加1mm,套管抗挤能力降低0.2％.套管有效抗挤强度公式得到了重新修正,研究结果可为油田现场提供一定的指导意义.

摘要： 气井环空带压现象严重制约着气井的安全高效开发.针对顺南七井生产测试后,生产尾管回接段环空带压问题,本文通过对气井的整个建井和测试期间相关井内温度与压力变化进行分析,并考虑水泥浆失重对气井水泥环密封完整性的影响,基于Abaqus有限元软件,对环空水泥环的密封失效机理进行了分析.研究表明,环空水泥浆是否失重是决定生产测试期间环空是否产生微间隙的关键,水泥浆失重越严重形成的微间隙越大;生产测试期间套管压力的增加,容易导致水泥环发生拉伸破坏,且水泥石弹性模量越高,水泥环发生拉伸破坏的可能性越大.为防止环空微间隙的形成,可通过在水泥浆中加入发气膨胀剂,抑制水泥浆失重的发生;为避免水泥环拉伸破坏,可将水泥石弹性模量控制在6GPa以下.

摘要： 页岩气井分段压裂后环空带压比例高,实践表明分段压裂易导致水泥环密封失效、进而引发环空带压.基于水泥石的高温单三轴压缩试验及三轴循环加卸载试验结果,量化了多级压裂过程中套管内压力变化对水泥环造成的塑性损伤累积,建立了符合压裂过程的套管-水泥环-地层组合体有限元计算模型,计算了多级压裂过程中水泥环力学变化及分布.试验研究表明:(1)在高温三轴条件下(95°C、围压15MPa),水泥石具有较高的强度,极强的抵抗变形性能,受压产生宏观裂缝的可能性极小.(2)水泥石三轴循环加卸载试验表明,随着循环加卸载次数的增加,水泥石的累积塑性应变不断增大,卸载弹性模量逐渐降低,水泥石的弹性性能逐渐衰退.数值分析结果表明:循环载荷导致水泥环第一界面处塑性损伤区域范围不断扩大,损伤程度增强,容易引发水泥环、套管变形不协调,导致水泥环胶结失效,同时也易引发压缩破坏,大大增加了界面气窜的可能性,是诱发环空密封失效的重要原因之一.研究结果对于指导页岩气井固井设计施工具有重要的理论和工程价值.

摘要： 随着油田开发的不断深入,低渗储层被逐步开发,大型压裂时水泥环密封完整性问题逐渐变得突出.现有水泥环完整性分析技术多将地应力简化为均匀地应力,分析结果与实际有一定偏差.本文基于弹性力学理论,推导了非均匀地应力水泥环应力分布公式,并结合冀东油田实际工况分析了该油田压裂作业时水泥环失效一般规律.分析结果表明:压裂作业时,该油田储层段水泥环发生易拉伸破坏;较低杨氏模量、高泊松比的水泥石更有利于保证水泥环的力学完整性;冀东油田在用水泥浆力学性能能基本满足压裂施工要求,但安全系数较低;非均匀地应力条件下水泥环力学指标较均匀地应力条件下更严格.本文建立的水泥环完整性分析可为压裂条件下的水泥环完整性分析提供帮助.

摘要： 储气库井筒内气压达到某一值时可能导致水泥环本体产生塑性应变,从而在第一界面产生微环隙.以水泥环本体不发生塑性变形为标准,结合水泥环和地层弹性模量等影响因素,以及考虑到套管抗内压强度值的限制.运用ABAQUS建立井筒模型进行计算,实例计算得知水泥环和套管厚度越大,地层和水泥环弹性模量越小,套管承压值越大,储气库井筒密封完整性失效的可能行越小,从而为储气库实际生产提供参考依据.

摘要： 准确评价固井质量对固井技术的应用和发展具有重要的指导作用.现场通常采用声波胶结测井评价固井质量,然而这种方法通常不能给出水泥环的封隔能力,而固井的主要目的之一是有效封隔地层.为了能准确评价固井质量,本文通过室内模拟评价实验,在同一套装置上同时进行声波胶结测井与水力封隔能力两项评价实验,对延时测井条件下的固井质量进行评价研究,在此基础上,初步建立了固井胶结指数与水泥环封隔能力的关系,进一步拓展了固井质量的评价方法,而且该方法可用于指导开发方案设计.

摘要： 固井后井筒内压力的变化可能导致水泥环破坏或使水泥环产生塑性变形,从而在第一界面或第二界面处产生微环隙.本文首先介绍钻完井过程井筒内压力变化条件下,水泥环完整性模型的建模思路,其后采用现场获得的地层及施工数据,对页岩气示范区井筒完整性问题进行了分析和梳理,并提出对应的解决思路.结合现场数据分析,提出了保障井筒完整性所需要的水泥环力学参数,通过优化水泥浆配方及施工工艺,有效解决了多个区块的环空带压问题,可以为相似区块提供参考.

摘要： 利用水泥环密封性装置研究了模拟分段压裂作用下水泥环的密封完整性,分析了密封性破坏的机理,并提出了相应改善措施和评价指标.试验结果显示基浆水泥环在模拟分段压裂作用下,交变应力次数较少时水泥环密封完整性即遭到破坏,密封性失效发生在水泥环与套管之间的界面处.表明在压裂高应力作用下,基浆水泥环中产生较大的应力,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;卸载时套管弹性回缩,水泥环中塑性变形不可完全恢复而存在残余应变,二者在界面处的变形不协调引起拉应力.随着交变应力次数的增加,水泥环塑性变形不断累积,卸载后的残余变形和拉应力也随之增大.当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,导致水泥环密封性破坏.采用掺入胶乳、弹性粒子等形成的弹韧性水泥浆,增加水泥石的变形能力,提高了水泥环保持密封完整性时交变应力的次数,改善了水泥环的密封性.提出水泥环力学密封完整性的评价指标为水泥石弹性极限应变.

摘要： 从湖南省地层结构与盆地演化史和前期研究成果表明在湖南省自生自储的页岩气依然有保存的可能.针对湖南省能源资源相对紧缺,特别是油气资源缺乏的情况,开展湖南省页岩气调查、资源探采等项目研究具有广阔的前景.结合花垣、永顺、龙山、保靖和桑植五大区块的页岩气资源普查评价与钻井工程的实践资料,采用Eaton法预测地层压力,建立湘西北区块地层压力剖面,推算出该地区的地层压力系数为1.1;通过钻井液、水泥浆和前置液做相溶配伍性试验,取得了该区域固井用水泥浆液性能参数,提出了现场作业的工艺技术参数和水泥环胶结质量评价标准.

摘要： 为了切除全孔水泥固井地浸工艺钻孔目标深度的井管和水泥环,定位开启矿层与孔内水力联系,研制了井下切除井管和水泥环的切割器和扩孔器,设计了配套钻具,开发了切割控制技术和施工工艺流程.在某层矿开采钻孔的切割试验中取得了良好效果,并根据试验过程中遇到的问题,对切割器及控制技术进行了改进.改进的技术应用于某铀矿床3个钻孔的切割施工,全部取得成功.通过试验研究,建立了一套可靠的地浸工艺钻孔内井下切割技术方法和工艺.

摘要： 本发明涉及一种水泥土环刀样制备装置及水泥土渗透系数测定方法、设备，其中方法包括：步骤S1：将现场取得的水泥土试样切成圆柱状；步骤S2：将标准环刀固定在钢圆筒指定高度以组装标准环刀和钢圆筒；步骤S3：将切好的圆柱状的水泥土试样放入装有标准环刀的钢圆筒内，并放置于试验台；步骤S4：把融化的工业蜡沿着钢圆筒内壁倾倒，直至淹没整个圆柱状的水泥土试样；步骤S5：静置试样待工业蜡完全冷却，拆卸钢圆筒；步骤S6：切除标准环刀两端多余水泥土，削平环刀样，制得水泥土环刀样；步骤S7：将水泥土环刀样安装于变水头渗透试验自动测试仪中，测得水泥土渗透系数。与现有技术相比，本发明能够很好解决试样侧壁止水问题，达到很好的止水效果。

摘要： 本发明涉及一种耐H

摘要： 本发明涉及一种水泥土环刀样制备装置及水泥土渗透系数测定方法、设备，其中方法包括：步骤S1：将现场取得的水泥土试样切成圆柱状；步骤S2：将标准环刀固定在钢圆筒指定高度以组装标准环刀和钢圆筒；步骤S3：将切好的圆柱状的水泥土试样放入装有标准环刀的钢圆筒内，并放置于试验台；步骤S4：把融化的工业蜡沿着钢圆筒内壁倾倒，直至淹没整个圆柱状的水泥土试样；步骤S5：静置试样待工业蜡完全冷却，拆卸钢圆筒；步骤S6：切除标准环刀两端多余水泥土，削平环刀样，制得水泥土环刀样；步骤S7：将水泥土环刀样安装于变水头渗透试验自动测试仪中，测得水泥土渗透系数。与现有技术相比，本发明能够很好解决试样侧壁止水问题，达到很好的止水效果。

摘要： 本发明涉及一种耐H2S腐蚀水泥及其制备方法、应用和固井水泥环，属于含硫油气井固井技术领域，一种耐H2S腐蚀水泥，按重量份数计，所述耐H2S腐蚀水泥的组分包括：铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥100份，磷酸盐5‑50份，氧化铝20‑80份，填充材料5‑100份，所述填充材料包括如下至少一种：高岭土、铝矾土；本发明实施例提供的耐H2S腐蚀水泥，具有优异的耐H2S腐蚀能力，经测试在80°C、H2S分压2MPa条件下经28天腐蚀抗压强度不降低反而升高，最高增幅41％。

摘要： 一种长期水泥环完整型稠油热采井固井水泥浆，以重量份计，所述固井水泥浆包含有：热响应水泥100份，水25‑65份和固井水泥浆助剂0.2‑8份；所述热响应水泥包含有：油井水泥30‑60份，活性硅粉10‑20份，空心玻璃微珠0‑10份和热响应复合材料10‑50份；所述热响应复合材料包含有：粘土矿物20‑30份，粉煤灰和/或火山灰10‑20份，橡胶粉末和/或乳胶粉末5‑20份，碳纤维3‑10份，纳米二氧化硅10‑15份，煅烧氧化镁5‑10份，超细矿渣微粉10‑20份和无机晶须5‑10份。本发明提供的固井水泥浆在常温下能凝固，水泥石能够抗长期高温，并且水泥石的高温后的力学性能与热学性能达到与地层和套管之间的整体适应性。

摘要： 本发明公开了以水泥石渗透率评价固井水泥环自修复性能的方法，包括：(1)制备固井用自修复水泥浆，养护成水泥石；(2)在水泥石上取多个相同的岩心，编号S、S

摘要： 本发明公开的是注水泥完井后筛管外水泥环的处理方法，可在不射孔的情况下，挤压破碎筛管外水泥环，大幅降低生产成本，尤其适用于水平井。本方法是使用筛管外水泥环挤压酸洗管柱下至筛管的设计位置后，关闭井口的套管阀门和防喷器，利用筛管外水泥环挤压酸洗管柱中的水泥环挤压装置密封油管与筛管之间的环空，从油管正打压挤压破碎位于水泥环挤压装置外面的筛管外水泥环，逐段完成下探至人工井底；使用筛管外水泥环挤压酸洗管柱打开人工井底的洗井阀建立反循环洗井通道，通过洗井液酸洗近井地层并将筛管外水泥环的碎渣及脏物携带出井至地面。实现下一趟管柱完成破碎筛管外水泥环和用酸洗液反洗井的目的，可大幅降低生产和作业成本。

摘要： 一种长期水泥环完整型稠油热采井固井水泥浆，以重量份计，所述固井水泥浆包含有：热响应水泥100份，水25‑65份和固井水泥浆助剂0.2‑8份；所述热响应水泥包含有：油井水泥30‑60份，活性硅粉10‑20份，空心玻璃微珠0‑10份和热响应复合材料10‑50份；所述热响应复合材料包含有：粘土矿物20‑30份，粉煤灰和/或火山灰10‑20份，橡胶粉末和/或乳胶粉末5‑20份，碳纤维3‑10份，纳米二氧化硅10‑15份，煅烧氧化镁5‑10份，超细矿渣微粉10‑20份和无机晶须5‑10份。本发明提供的固井水泥浆在常温下能凝固，水泥石能够抗长期高温，并且水泥石的高温后的力学性能与热学性能达到与地层和套管之间的整体适应性。

摘要： 本发明公开的是注水泥完井后筛管外水泥环的处理方法，可在不射孔的情况下，挤压破碎筛管外水泥环，大幅降低生产成本，尤其适用于水平井。本方法是使用筛管外水泥环挤压酸洗管柱下至筛管的设计位置后，关闭井口的套管阀门和防喷器，利用筛管外水泥环挤压酸洗管柱中的水泥环挤压装置密封油管与筛管之间的环空，从油管正打压挤压破碎位于水泥环挤压装置外面的筛管外水泥环，逐段完成下探至人工井底；使用筛管外水泥环挤压酸洗管柱打开人工井底的洗井阀建立反循环洗井通道，通过洗井液酸洗近井地层并将筛管外水泥环的碎渣及脏物携带出井至地面。实现下一趟管柱完成破碎筛管外水泥环和用酸洗液反洗井的目的，可大幅降低生产和作业成本。

摘要： 本实用新型涉及预制挡土墙，特别是一种兼绿化功能的水泥环单体及水泥环挡墙。该兼绿化功能的水泥环单体是一具有壁厚的水泥环状体，该水泥环状体是由优弧圆柱面以及在该优弧圆柱面的缺口端之间连接的一劣弧内凹圆柱面构成的带缺口环状体；该水泥环状体外侧面具有若干轴向延伸的线状凹槽。该水泥环挡墙是由上述的兼绿化功能的水泥环单体通过同层水平咬合连接结构和竖向逐层堆叠结构构成。本实用新型采用一种预制带缺口环型水泥管错位叠放挡土墙，实现挡土功能的同时，降低了施工难度、减少对搅拌机械的依赖、减少现场砌筑工作量、节约人力成本、节约墙体材料、兼具绿化功能。