影響固井水泥石韌性強度的因素研究.pdf

1、隨著勘探開發(fā)和鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展,復(fù)雜井的固井,特殊井固井?dāng)?shù)量增多,固井質(zhì)量成為了人們最關(guān)心的問題。同時,為了穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)油田都相繼進(jìn)行注水、壓裂、酸化、補孔等提高生產(chǎn)壓差等井下工程作業(yè),由于水泥石韌性強度問題,這些容易導(dǎo)致水泥環(huán)產(chǎn)生裂紋,甚至?xí)顾喹h(huán)的封隔作用失效,造成地下油氣水層之間的竄流和套管的腐蝕破壞,嚴(yán)重時造成油井報廢。因此,研究固井水泥石的韌性強度對生產(chǎn)及油水井的長期壽命具有重要的意義。
　　 論文將水泥環(huán)應(yīng)力分布的

2、有限元模擬研究與室內(nèi)水泥石韌性強度試驗相結(jié)合；而后,對增韌水泥石微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,進(jìn)一步闡述水泥石韌性強度變化原因,綜合研究了水泥石的強度韌性性能。
　　 從有限元模擬方面,比較全面的分析了水泥環(huán)所處不同地應(yīng)力環(huán)境、不同水泥環(huán)形狀下的應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果表明:不同地應(yīng)力對水泥環(huán)應(yīng)力分布有較大影響,地層中最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力之比小于1.1時,水泥環(huán)上應(yīng)力分布比較均勻；隨著應(yīng)力比的增加,水泥環(huán)應(yīng)力不均度增加,這使得水泥環(huán)更加容易破裂

3、。水泥環(huán)的形狀對其應(yīng)力分布也有較大的影響,隨著水泥環(huán)橢圓度的增加,應(yīng)力不均勻度先減小后增大；固井過程中套管偏心現(xiàn)象也增加了應(yīng)力不均勻度。鑒于橢圓形水泥環(huán)對改善其受力狀態(tài)有利。因此應(yīng)該充分利用這一特點,在鉆井過程中應(yīng)適當(dāng)降低鉆井液密度,使井壁圍巖應(yīng)力得到適度的釋放,促使井眼形成一定的橢圓度。
　　 從室內(nèi)實驗方面,優(yōu)選出了增韌水泥石各種添加劑的配比,形成的增韌水泥漿體系不僅具有很好的流變性而且還具有零游離液含量的特點,完全能夠達(dá)到

4、固井要求而且還能提高固井質(zhì)量。通過對水泥石力學(xué)性能、抗流體竄層能力和抗鹽酸腐蝕能力的實驗研究,發(fā)現(xiàn):增韌水泥石的強度韌性明顯提高,常溫常壓養(yǎng)護(hù)48h后,在非均勻加載方式、加載幅度2MPa下,抗壓強度可以達(dá)到70MPa,軸向變形能力可以提高約3倍；軸向變形能力的增加反映了水泥石韌性的提高,韌性的提高又有利于水泥環(huán)應(yīng)力不均度下降,下降幅度最大可達(dá)10％；同時,增韌水泥石防流體竄層能力,抗鹽酸腐蝕能力都有大幅度提高。
　　 借助于電子