摘要：目前的水泥浆沉降稳定性测试方法缺乏对沉降过程的描述。为了提高水泥浆沉降稳定性测试的准确性与科学性,设计了一种微压力波动测试仪,对滤失—沉降耦合作用的水泥浆柱分段压力波动进行测试,据此评价浆体的上、下密度差,并对不同黏度、温度、降失水剂、固相颗粒和触变性的水泥浆稳定性进行了分析。研究结果表明:①水泥浆沉降过程可分为高速期、低速期、稳定期和失重期,高速期滤失可减小浆体的上、下密度差;②滤失量越大、黏度越低、同类材料水固比越大,密度差越大、沉降稳定性越差;③温度对沉降稳定性的影响因降失水剂的协同作用而呈现出无规律性,高分子聚合物类降失水剂效果强于成膜类;④提高水泥浆触变性可改善浆体的沉降分层现象,胶凝强度的形成时间越短,效果越好。结论认为,较之于常规方法,该评价水泥浆沉降稳定性的新方法,可以对沉降全过程进行描述,并考虑了滤失对沉降的影响,更加贴合于井下的实际情况。

摘要：为了提高延长油田致密油水平井的环空密封能力、保证多级缝网压裂开发效果,对水泥浆进行了功能化改性。结合该油田南部致密油储层特征、水平井井身结构和多级缝网压裂对固井水泥浆性能的要求,建立了套管-水泥环-地层受力模型,分析得到了水泥石杨氏模量与界面压力的关系图版,并据此设计了水泥浆;对丁苯胶粉进行了粒径优选、表面处理,并与甲酰胺及无机盐复配制得高强微弹剂,辅之以其他外加剂,形成了满足性能要求的高强微弹水泥浆。研究发现,水泥石杨氏模量越低、地层杨氏模量越高、压裂施工压力越低、井眼扩大率越小,则满足环空密封要求的水泥石抗压强度越小;与空白样相比,高强微弹水泥浆抗压强度提高51.8%、杨氏模量降低10.5%、抗折抗拉强度提高75.0%以上。该水泥浆在延长油田南部10余口致密油水平井进行了现场应用,水平段固井质量合格率达95%以上,分段压裂时未发生窜流。研究结果表明,高强微弹水泥浆可以提高延长油田致密油水平井压裂后的环空密封性,具有推广应用价值。

摘要：井漏是钻井过程中常见的复杂难题,针对常用聚合物凝胶堵漏剂抗温性能差、承压封堵能力弱的问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为单体,柔性纤维为强化材料,过硫酸铵为引发剂,通过与自制大分子交联剂BWL聚合反应,制备了一种新型抗高温纤维强化凝胶堵漏剂。研究了柔性纤维对凝胶堵漏剂流变性能的影响,通过扫描电镜、热重、承压堵漏实验等对凝胶堵漏剂的微观结构、热稳定性、吸水膨胀性和承压堵漏性能进行了研究。结果表明:柔性纤维增强了凝胶堵漏剂的空间网架结构,使其韧性更强;凝胶堵漏剂颗粒具有良好的热稳定性和吸水膨胀性,通过“吸水膨胀、挤压充填”的堵漏原理对漏失通道进行封堵,在140℃下对高渗透性漏失层的封堵承压高于7 MPa,对宽裂缝漏失通道封堵后承压高于5 MPa,可满足高温高压漏失地层中堵漏目的。

摘要：超临界CO_2压裂是一种新型无水压裂技术,由于其环保和高效等特点而备受关注。然而超临界CO_2密度和黏度较低,其在裂缝内支撑剂携带能力和规律不得而知。采用计算流体力学(CFD)的方法,考虑支撑剂颗粒之间的相互作用以及超临界CO_2的物理性质,建立了超临界CO_2和支撑剂两相缝内流动模型,分析了支撑剂密度、粒径、携砂液砂比和流量等参数对其影响规律。研究结果表明:超临界CO_2携带支撑剂在裂缝垂直剖面上铺设浓度具有明显差异。静止沙丘层中的支撑剂体积分数随着时间增加基本保持不变,接触层和悬浮层体积分数变化较为平缓,跃移层的体积分数则变化较为剧烈。在模拟条件下,建议选用密度小于1 540 kg/m^3、粒径小于0. 25 mm的支撑剂,且携砂液的砂比要低于8%,排量要高于4 kg/s,从而有益于超临界CO_2携带支撑剂在裂缝中形成均匀砂床,避免发生砂堵。研究结果可为超临界CO_2裂缝内携砂施工参数设计提供理论依据。

摘要：为提高延安气田延SS井区上部井段固井封固质量,通过优化外掺料组合、优选外加剂,研发性能优越的低密度水泥浆。研究表明,漂珠、微硅的外掺料组合可以提高低密度水泥浆浆体的稳定性,42%漂珠、10%微硅是低密度水泥浆最优化加量;分散剂YCP-76改善流变性能显著,优选的降失水剂FLA-2(低于90℃)、FLAS-8(高于90℃)可在其适用温度范围内发挥较好的防失水效能,优选的早强剂可提高低密水泥浆强度47%以上,优选的缓凝剂无明显温度敏感点、加量易于设计。研究结果表明,研发的低密度水泥浆失水低、稳定性好、稠化过渡时间短,48 h强度可达11 MPa以上,现场应用井低密度封固段固井质量优良率达75%以上,能够满足延安气田对低密水泥浆的技术需求。

摘要：固井前获得地层的实际承压能力,对固井设计和安全都有着重要的意义。在一些上层套管下深较浅的井中,受上层套管鞋处地层破裂压力或上层套管抗内压强度限制,常规的地层承压能力测试无法满足固井要求,针对该问题,文中提出一种地层承压能力动态测试方法,同时进行了现场应用。该方法是在下套管循环后分挡逐渐增加排量,并同时记录与之对应的泵压、钻井液性能及漏失情况,然后利用流变学的原理计算出关键地层深度的承压能力。研究认为这种动态承压测试方法对于低压易漏井行之有效,实用性强,能够满足固井现场对承压能力测试的要求,获得的地层承压能力值为固井设计和安全提供了基础和保障。

摘要：借助流体力学软件FLUENT对环空注水泥层流顶替进行了长距离的数值模拟。利用流体体积法(VOF)对两相顶替界面进行了界面重构。对顶替界面达到动态稳定形态的过程进行了描述,对不同偏心度、密度差、顶替速度和流体黏度条件下的顶替界面进行了模拟。模拟结果显示,顶替开始后界面长度不断拉长,在正密度差下界面会达到动态稳定(在一个范围内波动)或者绝对稳定,并以此稳定界面向前推进,而动态稳定界面会使得窄间隙留下无法驱替的滞留层。在同心环空中,只要存在正密度差即可达到绝对稳定的界面;在偏心环空中高密度差下界面会达到绝对稳定,其他情况会获得动态稳定界面,此密度差节点与偏心度呈正相关;负密度差下界面均无法达到稳定;从对顶替界面达到稳定状态的影响效果来看,从大到小依次为偏心度、密度差、顶替速度和流体流变性能。该模拟结果对水泥浆密度设计、隔离液用量和环空注水泥施工有很好的指导性作用。