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水泥浆胶凝强度模型的建立及防气窜评价研究

作　者: 曹成章
导　师: 赵金洲；步玉环
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 气窜静胶凝强度防气窜评价有效液柱压力气侵阻力
分类号: TE256
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着新的油气田不断投入勘探开发，川东北地区大量气田投入开发，气窜问题显得尤为重要。大量的现场实践证明，即使固井作业非常成功，水泥浆在侯凝的过程当中，气窜仍不时的发生。针对气窜问题，目前国内外的研究普遍集中在水泥浆胶凝强度的发展引起的失重方面。但是目前对于静胶凝强度的研究仅仅在于其发展趋势的研究，以及如何应用其预测气窜，尽管气窜预测中多种预测方法都使用到了静胶凝强度，但是目前的研究并没有静胶凝强度的计算模型，而且，目前对于静胶凝强度的测量也没有统一的标准。本文利用美国千德乐公司开发的5265型静胶凝强度分析仪，对常规水泥浆、微粒硅水泥浆、直角稠化水泥浆、膨胀水泥浆以及胶乳水泥浆，在不同的温度、压力、稠化时间、失水量和密度条件下，进行了大量的静胶凝强度测试实验。研究结果表明，温度、压力、稠化时间在水泥浆静胶凝强度的发展过程中的影响比较明显；而水泥浆的失水量和密度对于水泥浆静胶凝强度的发展的影响作用并不是非常的明显。实验结果表明，直角稠化水泥浆尽管其稠化时间呈现出明显的直角稠化趋势，但是其静胶凝强度的发展并不是想象中的直角发展的趋势；在温度较低的时候，胶乳水泥静胶凝强度的发展与其他水泥浆差别不大，但是当温度超过100℃时，其静胶凝强度的发展明显加快，并呈现出明显的直角特性。在大量实验数据的基础之上，利用数理统计的方法，建立了水泥浆静胶凝强度的计算模型。为了方便计算水泥浆静胶凝强度，并将其应用于气窜的预测，本文结合水泥浆有效液柱压力计算方法和水泥浆气侵阻力计算方法，从决定气窜发生与否的压力平衡关系出发，编制了水泥浆静胶凝强度预测以及防气窜评价程序。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-21
  1.1 研究的目的与意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 国内外防窜研究情况  11-13
    1.2.2 环空气窜途径  13-14
  1.3 防窜能力评价方法  14-18
    1.3.1 窜流潜力系数(GFP)  14-15
    1.3.2 水泥浆性能系数法(SRN)  15-16
    1.3.3 综合因子法(CCGM)  16-17
    1.3.4 修止的水泥浆性能系数(SPNx)  17-18
    1.3.5 阻力系数法  18
  1.4 各种气窜评价方法存在的问题  18-19
  1.5 防气窜水泥浆体系  19
  1.6 本文的主要内容  19-21
第二章水泥浆静胶凝强度理论及其发展规律的室内实验研究  21-63
  2.1 水泥浆静胶凝强度理论  21-22
  2.2 静胶凝强度测量装置  22-23
  2.3 实验方法  23-24
  2.4 常规水泥浆体系静胶凝强度发展规律研究  24-31
    2.4.1. 实验配方  24
    2.4.2 温度对常规水泥浆体系静胶凝强度的影响  24-26
    2.4.3 压力对常规水泥浆体系静胶凝强度的影响  26-27
    2.4.4 稠化时间对常规水泥浆体系静胶凝强度的影响  27-28
    2.4.5 失水量对常规水泥浆体系静胶凝强度的影响  28-30
    2.4.6 密度对常规水泥浆体系静胶凝强度的影响 2l  30-31
  2.5 微粒硅水泥浆体系静胶凝强度发展规律研究  31-39
    2.5.1 实验配方  32-33
    2.5.2 温度对微粒石丰水泥浆体系静胶凝强度的影响  33-34
    2.5.3 压力对微粒石丰水泥浆体系静胶凝强度的影响  34-35
    2.5.4 稠化时间对微粒石丰水泥浆体系静胶凝强度的影响  35-36
    2.5.5 失水量对微粒石丰水泥浆体系静胶凝强度的影响  36-37
    2.5.6 密度对微粒石丰水泥浆体系静胶凝强度的影响  37-39
  2.6 直角稠化水泥浆体系静胶凝强度发展规律研究  39-47
    2.6.1 实验配方  39-40
    2.6.2 温度对直角稠化水泥浆体系静胶凝强度的影响  40-41
    2.6.3 压力对直角稠化水泥浆体系静胶凝强度的影响  41-42
    2.6.4 稠化时间对直角稠化水泥浆体系静胶凝强度的影响  42-44
    2.6.5 失水量对直角稠化水泥浆体系静胶凝强度的影响  44-45
    2.6.6 密度对直角稠化水泥浆体系静胶凝强度的影响  45-47
  2.7 膨胀水泥浆体系静胶凝强度发展规律研究  47-54
    2.7.1. 实验配方  47
    2.7.2 温度对膨胀水泥浆体系静胶凝强度的影响  47-49
    2.7.3 压力对膨胀水泥浆体系静胶凝强度的影响  49-50
    2.7.4 稠化时间对膨胀水泥浆体系静胶凝强度的影响  50-51
    2.7.5 失水量对膨胀水泥浆体系静胶凝强度的影响  51-52
    2.7.6 密度对膨胀水泥浆体系静胶凝强度的影响  52-54
  2.8 胶乳水泥浆体系静胶凝强度发展规律研究  54-62
    2.8.1. 实验配方  55
    2.8.2 温度对胶乳水泥浆体系静胶凝强度的影响  55-56
    2.8.3 压力对胶乳水泥浆体系静胶凝强度的影响  56-57
    2.8.4 稠化时间对胶乳水泥浆体系静胶凝强度的影响  57-59
    2.8.5 失水量对胶乳水泥浆体系静胶凝强度的影响  59-60
    2.8.6 密度对胶乳石丰水泥浆体系静胶凝强度的影响  60-62
  2.9 本章小结  62-63
第三章水泥浆静胶凝强度发展预测模型的建立  63-114
  3.1 回归方法简述  63-64
  3.2 多元线性回归模型  64-65
  3.3 最小二乘估计  65-68
  3.4 不同体系水泥浆静胶凝强度发展模型的建立  68-113
    3.4.1 常规水泥浆数据处理  68-78
    3.4.2 微粒石丰水泥浆数据处理  78-87
    3.4.3 直角稠化水泥浆数据处理  87-96
    3.4.4 膨胀水泥浆体系数据处理  96-104
    3.4.5 胶乳水泥浆数据处理  104-113
  3.5 本章小结  113-114
第四章气窜评价程序的编制  114-119
  4.1 程序编制的依据  114-115
  4.2 程序说明  115-117
    4.2.1 程序设计思路  115
    4.2.2 程序功能简介  115
    4.2.3 程序使用说明  115-117
  4.3 实例验证  117-118
  4.4 本章小结  118-119
结论  119-120
参考文献  120-123
攻读硕士学位期间取得的学术成果  123-124
致谢  124

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