摘要：为解决厄瓜多尔A级水泥适应温度、深度范围窄、初始稠度大、可泵性差的难点,开展基于A级水泥的水泥浆配方优化设计研究。通过对A级油井水泥成分分析,水泥密度、细度和比表面积等测试,并开展了其水泥浆稠化性能和抗污染实验,优选出了基于厄瓜多尔低渗、早强和适应范围更广的水泥浆体系。结果表明,A级水泥比表面积为4100~4500 cm^(3)/g,Na_(2)O含量为0.47%;A级水泥浆体系适用范围可达65℃,10 h的抗压强度均能达到3.5 MPa,渗透率为0.1936 mD,体积收缩率为0.03%。该水泥浆体系在MARIANN-78井技术套管固井施工中进行了应用,CBL/VDL测井结果显示固井质量为优质,显著改善了厄瓜多尔A级油井水泥的性能。

摘要：由于中国存在大量的低压、易漏油气井,目前超低密度水泥浆体系在固井中的应用日益增多。由于减轻材料的密度小、抗破碎性能有差异以及超低密度水泥浆体系固液相的密度比低等原因,运用常规水泥浆体系的设计标准、实验方法、混浆操作会产生错误和问题,影响水泥浆性能的稳定,因此需要根据减轻材料的物性以及水泥浆设计密度对超低密度水泥浆体系现场试验及混浆方案做出针对性改善。从减轻材料、液固比、井下环境、抗压强度实验、水泥浆质量、混灰和转运过程以及现场混浆等方面,对超低密度水泥浆体系应用中出现的问题进行了探究,并分别提出了微珠的选择标准、液固比的最优窗口、井下环境的校正、强度实验方法的选择、水泥浆性能的控制、干灰质量保障措施以及LVF动态混浆系统等相关建议,对提高超低密度水泥浆体系固井作业的成功率有指导意义。

摘要：厄瓜多尔Parahuacu油田固井时,二界面易发生边底水窜,水泥浆滤液及固相易侵入储层孔喉,采用常规密度水泥浆易发生漏失。针对这些问题,通过模拟冲洗试验,研制了酸性冲洗液、暂堵型隔离液和界面胶结增强剂,配成了多效固井前置液;通过选用空心玻璃微珠、确定液固比设计窗口、控制滤失量和增强防水窜性能,研制出一种防水窜胶乳低密度水泥浆。室内试验结果表明,多效固井前置液能清除井壁95.0%的结构性滤饼,使储层渗透率恢复率超过90.0%,水泥界面胶结强度提高5倍以上;防水窜胶乳水泥浆密度1.74 kg/L,浆体性能稳定,API滤失量不大于20 mL,静胶凝强度过渡时间短于10 min。由上述前置液、水泥浆和相关配套技术措施(如扶正器加放措施、注替方案设计)形成的固井技术,在Parahuacu油田5口井进行了应用,套管居中度达到85.8%,水泥浆环空顶替效率超过95.0%,储层区域未发生水泥浆漏失和边底水窜,固井质量优良。研究结果表明,Parahuacu油田固井技术现场应用效果显著,能解决该油田油层固井中存在的问题。

摘要：为了解决厄瓜多尔东部油区打水泥塞作业成功率不高的问题,研究了作业中影响水泥塞稳定性及质量的各种因素,采取针对性措施,形成了厄瓜多尔东部油区平衡法悬空水泥塞固井技术。针对水泥塞与下部钻井液所形成界面不稳定的问题,研制了低密度高强水泥浆和反应性支撑液;针对打水泥塞钻杆与井筒环空间隙过窄导致水泥塞质量不合格的问题,设计了插管工具;针对打水泥塞钻杆下端开口造成水泥浆向下喷射、与钻井液混合严重的问题,研制了分流器工具;针对钻杆内缺乏隔离塞及现有工具成本高、操作复杂等问题,研制了海绵球塞工具。室内试验表明,低密度高强水泥浆密度1.74 kg/L,24 h抗压强度22.5 MPa,满足作业要求;反应性支撑液密度1.44 kg/L,动切力48 Pa,胶凝强度49 Pa,能够有效支撑上部水泥浆;设计的插管、分流器和海绵球塞等工具,能够解决水泥塞放置过程中的质量问题。现场应用表明,厄瓜多尔东部油区平衡法悬空水泥塞固井技术应用效果良好,能够大幅提高作业成功率,可推广应用。

摘要：基于传热学及弹塑性力学相关理论,结合固井水泥环实际密封工况,建立了2套数学模型:任意井型气井井筒温度场模型、套管-水泥环-地层围岩组合体温度场及温度应力场模型,形成了解析求解算法及工程分析软件,研究了温度应力场的影响因素。研究结果表明:产量对井筒温度场影响较大;高压高产气井的浅层固井水泥环温升明显,应提前分析预测其温度场及温度应力场的变化以决定是否加砂提升抗温性能;韧性好、弹性模量低、高强度(尤其是抗拉强度)、纵向胶结强度高的固井水泥环,更能在温升幅度较大时保持良好密封性能;两层或多层水泥环封固,相较于单层水泥环封固的情形,安全系数更高。该理论解可以提前分析预测温度对固井水泥环有效密封的影响,针对性优化设计固井水泥浆体系。

摘要：针对泵阀关闭滞后及开启阻力过大造成往复泵排出性能变差的问题,以某一型号往复泵的泵阀为研究对象,通过机械、力学、流场多学科耦合数值计算,研究了泵阀的弹簧刚度、阀盘质量和阀座内孔直径对阀最大开启阻力、阀启闭滞后角以及往复泵排出流量、排出压力的影响规律,并通过往复泵台架试验验证了数值计算方法的准确性.研究结果表明:阀座内孔直径对阀最大开启阻力、启闭滞后角以及泵排出流量、排出压力的影响相较于弹簧刚度、阀盘质量更明显;阀座内孔直径改变引起阀最大开启阻力和启闭滞后角的变化值最大分别为0.6840 MPa和28.0°;阀启闭滞后角随阀座内孔直径的增大而增大;泵排出流量、排出压力均随阀座内孔直径的增大而减小,阀座内孔直径改变引起的泵排出流量和排出压力变化值最大分别为10.5587 L/min和0.187800 MPa.研究结果可为优化泵阀设计以及提高往复泵排出性能提供一定参考依据.

摘要：长庆油田华H50-7井完钻井深6266 m,水平段长4088 m,是目前亚洲陆上水平段最长的致密油井,针对该井套管居中难以保证和下入难度大等难题,结合井内实际工况,基于居中度分析计算模型,采用4种安放方式开展了套管居中分析研究。分析结果推荐水平井段1根套管安放1个210 mm刚性扶正器,可确保套管下入过程居中效果较好;基于套管下入模拟分析模型,开展了考虑漂浮接箍的套管下入模拟分析研究,并与国外PVI Drilling SoftWare进行对比分析,结果均推荐该井漂浮接箍的最佳安放位置在2700 m,可确保套管下入摩阻较小且管柱发生屈曲的风险较低。该井现场施工选取该深度作为漂浮接箍的安放位置,最终套管顺利下入井底,下入时长仅26.5 h,验证了分析结果的正确性,为后续超长水平段水平井套管安全下入奠定了技术基础。

摘要：在200℃以上超高温下,加砂水泥石强度发生衰退,导致超高温深井固井水泥环层间封隔失效,无法满足高温油气井长期开采的需求。对加砂水泥石的强度衰退机理进行探索,研究发现超高温下加砂水泥水化生成平行疏松的硬硅钙石,孔隙率增大,是其力学性能衰退的根本原因。通过高温水化产物优化设计,优选晶体层间距为纳米尺寸的含铝矿物和纳米管材料,开发了一种新型超高温水泥石抗强度衰退材料DRB-4S。在240℃下,DRB-4S加量为10%~20%时,水泥石28 d强度不衰退且大于50 MPa。通过X射线衍射分析、扫描电镜测试、孔结构测试等方法进一步对DRB-4S抗强度衰退机理进行了分析,晶体层间距为纳米尺寸的含铝矿物促进了高温稳定水化产物铝硅钙石的生成,纳米管的加入抑制了雪硅钙石向硬硅钙石转化,并且在水泥石中起到桥联填充作用,降低了水泥石的孔隙率。掺有DRB-4S的固井水泥浆失水量小于50 mL,稠化时间易调,稳定性良好,总体施工性能良好,为高温油气井长期开采提供了有力的技术支持。

摘要：为解决我国固井软件高度依赖进口、固井装备自动化水平低和固井信息管理能力不足等问题,研究了多装备协同控制方法、全工艺流程自动监控方法,研制了自动监控固井重大装备,开发了多功能、一体化的AnyCem®固井平台系统,形成了新型自动化固井技术,实现了全流程自动化固井。该技术在辽河油田、长庆油田、西南油气田和华北油田等油气田应用85井次,施工参数监控准确率100%,水泥浆密度控制精度0.01 kg/L,水泥头倒闸阀、开挡销时间小于2 s,固井作业精准度整体提升80%以上。研究应用表明,基于AnyCem®系统的自动化固井技术通过软硬件一体化交互,实现了固井复杂情况可预知、过程可控制和质量可保障,提升了固井设计的科学性和作业的精准性,可高效支撑复杂深层及非常规油气资源的勘探开发。

摘要：针对老区调整井固井水泥浆受地层渗流水侵扰,降低水泥石层间封隔能力和油田开发效益的工程问题,以及渗流水对凝固过程水泥浆侵扰机理认识不清的科学问题,本研究工作建立了一套水泥浆凝固过程渗流水侵扰试验装置,表征了渗出水电导率、水泥石-岩芯的界面胶结状态;并利用低场核磁共振和电学方法,测定凝固过程水泥浆的孔径分布和孔隙连通性,综合分析渗流水对凝固过程水泥浆的侵扰形式和机理。结果表明:地层渗流水会破坏水泥石-岩芯界面结构,在迎水面水泥石-岩芯界面中段形成1~2 mm缝隙;同时,水泥浆在2.5 h至5.5 h的水化阶段中,离子快速溶入并渗出水,使其电导率由261.44μS/cm增至429.30μS/cm,与渗入水电导率相比增加了312.0%。凝固过程水泥浆的微观结构逐渐由“分散颗粒结构”发展为“凝胶网架结构”,导致其孔隙压力在数小时内迅速降为零,但该凝固阶段水泥浆内部仍存在大量毛细孔且孔隙连通性高达0.59~0.67,极易诱发渗流水侵入凝固过程水泥浆、置换其孔溶液,基于水泥“溶解-成核-沉淀”水化理论,该过程会破坏水泥浆的水化进程和设计性能,并最终降低水泥石层的间封隔能力和固井质量。