摘要：如果能在相对成本最低的API圆螺纹的基础上开发出一种低成本气密封螺纹替代目前的特殊螺纹接头,将带来巨大的经济效益。为此,按API Spec 5B标准,基于圆螺纹设计并加工了一种气密封螺纹结构,接箍中间增加了弹性密封圈,依靠弹性密封圈与套管螺纹的过盈配合实现密封。采用***/Mentat有限元分析软件对其进行了极限承载能力评价,然后按照ISO 13679标准对?73.02×5.51 mm J55钢级气密封螺纹实物进行了ISO 13679 B系试验、C系试验及弯曲条件下气体内压加拉伸试验。结果表明:(1)该气密封螺纹结构气密封性能良好,封堵管端最终内压循环与热循环试验的结果符合ISO 13679标准的要求;(2)该气密封螺纹结构抗内压强度、抗拉伸强度和抗外压挤毁强度均大幅高于GB/T 20657标准的要求。结论认为,该气密封螺纹结构可以在鄂尔多斯盆地低压气井开发中使用,具有大幅度节约套管成本的潜力,也可供新型气密封螺纹结构的设计借鉴。

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。

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：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：鄂尔多斯盆地延安气田东部蕴藏着丰富的致密气资源,采用水平井多级缝网压裂技术进行开发试验,对固井工程提出了一系列新的挑战。以地层和钻井特点为基础,分析了区域内水平井固井难点,针对性地开展了漂浮套管优化、粉煤灰低密水泥浆、增弹水泥浆等一系列关键技术研究,认为:(1)漂浮下套管存在最优化漂浮长度,摩擦系数的确定是关键;(2)采用低成本的粉煤灰可配置出性能优越的1.40g/cm^3水泥浆;(3)增弹水泥浆可以满足该区域致密气水平井分段压裂施工的需求。现场应用证明采用的一系列关键技术效果良好,固井质量提高及压后密封性成效显著。应用结果认为:(1)研发的较低成本的粉煤灰低密水泥浆和增弹水泥浆性能优越,能够满足该区域致密气水平井的固井需求;(2)研制的相关固井工具附件及设计的漂浮优化方法,通过应用表明可以解决相对应的固井技术难点,具有一定的现场适用性;(3)为进一步提高延安气田东部致密气水平井固井质量,应在设计更低密度的低成本水泥浆、加强套管居中的低磨阻扶正器技术和优化浆柱结构及注替参数等方面加强研究。