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固井水泥浆防气窜性能评价方法研究

作　者: 方国伟
导　师: 步玉环
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 水泥浆失重 气窜 失重速率 静胶凝强度 评价方法
分类号: TE256
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 368次
引　用: 3次
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内容摘要


自从固井注水泥作业实施以来,气窜就一直是困扰固井作业的一大难题。一旦发生气窜,即使花费大量的人力物力,也很难修复到原有的层间封固状态。据估计,大约有25%的完井过程中存在气窜。客观、准确评价水泥浆的防窜能力,至今仍是国内外固井界未能很好解决的问题。本文试图从引起气窜的主要因素——水泥浆失重入手进行防气窜性能评价方法的研究。本论文从系统工程的角度出发,针对影响固井水泥浆失重的有关因素(水泥浆性能、井眼状况等)进行了实验研究。研究表明:水泥浆初凝时间、游离液含量、水泥浆体积收缩率与水泥浆平均失重速率存在很好的线性关系;不同的井眼状况也不同程度地影响水泥浆平均失重速率。利用数理统计的方法得出了固井水泥浆失重模型,并在此基础上,根据维持压力平衡是控制和预测环空气窜的基本原理,依据压力平衡关系式推导出了压力平衡关系式的微分式,提出了新的防气窜性能评价方法,并利用室内气窜实验结果得到了验证。为固井防窜设计提供一种新的参考方法。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-35
  1.1 研究的目的、意义  9-10
  1.2 气窜理论基础  10-21
    1.2.1 气窜途径及危害  10
    1.2.2 气窜机理  10-11
    1.2.3 水泥浆失重机理分析  11-21
  1.3 国内外研究现状  21-32
    1.3.1 气窜研究历程  21-25
    1.3.2 气窜预测与水泥浆防气窜性能评价方法  25-32
  1.4 目前各种防窜能力评价方法存在的问题  32-33
  1.5 论文主要研究内容及研究方法  33-35
    1.5.1 主要研究内容  33-34
    1.5.2 研究方法  34
    1.5.3 技术路线  34-35
第二章 实验装置及试验方法  35-43
  2.1 试验设计  35-36
    2.1.1 试验方法的确定  35
    2.1.2 水泥浆的制备  35
    2.1.3 实验思路  35-36
  2.2 水泥浆有效浆柱压力的测量  36-38
    2.2.1 试验原理  36
    2.2.2 实验药品和实验设备  36-38
    2.2.3 试验步骤  38
  2.3 水泥浆初凝时间的测定  38-39
    2.3.1 试验原理  38
    2.3.2 实验药品和实验设备  38-39
    2.3.3 试验步骤  39
  2.4 水泥浆稠化时间及稠化特性的测定  39
    2.4.1 试验原理  39
    2.4.2 实验药品和实验设备  39
    2.4.3 试验步骤  39
  2.5 水泥浆游离液的测定  39-40
    2.5.1 试验原理  39-40
    2.5.2 实验药品和实验设备  40
    2.5.3 试验步骤  40
  2.6 水泥浆体积收缩的测量  40-41
    2.6.1 试验原理  40
    2.6.2 实验药品和实验设备  40
    2.6.3 试验步骤  40-41
  2.7 不同井眼状况的水泥浆失重的测量  41-42
    2.7.1 实验配方的选择  41
    2.7.2 相似原理简介  41
    2.7.3 模拟装置尺寸的确定  41-42
    2.7.4 实验步骤  42
  2.8 本章小结  42-43
第三章 水泥浆失重模型的建立  43-71
  3.1 不同水泥浆性能的水泥浆失重模型  43-62
    3.1.1 初凝时间对水泥浆失重的影响规律  43-46
    3.1.2 稠化时间与稠化特性对水泥浆失重的影响规律  46-50
    3.1.3 游离液对水泥浆失重的影响规律  50-53
    3.1.4 初凝期间的体积收缩对水泥浆失重的影响规律  53-56
    3.1.5 不同水泥浆性能的水泥浆失重模型的建立  56-62
  3.2 不同井眼状况下的水泥浆失重模型  62-69
    3.2.1 环形间隙对水泥浆失重的影响规律  62-64
    3.2.2 井斜对水泥浆失重的影响规律  64-66
    3.2.3 偏心度对水泥浆失重的影响规律  66-68
    3.2.4 不同井眼状况下的水泥浆失重模型的建立  68-69
  3.3 常温常压下水泥浆失重模型  69-70
  3.4 本章小结  70-71
第四章 新的防气窜性能评价方法的建立及验证  71-80
  4.1 评价气窜的力学平衡方程式及其导出式  71-72
  4.2 一个公式的引用及两个时间的引进  72-75
  4.3 新的防气窜性能评价方法的建立  75-77
  4.4 新的防气窜性能评价方法的实验验证  77-79
  4.5 本章小结  79-80
第五章 结论  80-81
参考文献  81-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 洗井、固井、完井、油层损害与预防 > 固井工程
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