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增强油井水泥石抗二氧化碳腐蚀方法 被引量:13
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作者 陆沛青 刘仍光 +1 位作者 杨广国 丁士东 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期566-570,共5页
通过改变水灰比、掺入胶乳和纳米液硅等配制不同的水泥浆,测试水泥石在CO2腐蚀后的深度、物理性能和微观结构,研究增强油井水泥石抗CO2腐蚀的方法。研究结果表明:降低油井水泥浆的水灰比、掺入纳米填充颗粒,可减小水泥石的孔隙度和渗透... 通过改变水灰比、掺入胶乳和纳米液硅等配制不同的水泥浆,测试水泥石在CO2腐蚀后的深度、物理性能和微观结构,研究增强油井水泥石抗CO2腐蚀的方法。研究结果表明:降低油井水泥浆的水灰比、掺入纳米填充颗粒,可减小水泥石的孔隙度和渗透率,使水泥石更加致密,增强了油井水泥石抗CO2腐蚀能力;胶粒析出在水化产物表面连接成膜,阻碍CO2的渗透和扩散,增强抗腐蚀性;纳米液硅中的纳米硅与氢氧化钙反应,减少了易被腐蚀物氢氧化钙的含量,提高了水泥石抗CO2腐蚀能力。 展开更多
关键词 油井水泥石 CO2腐蚀 纳米掺合料 渗透率
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套管内压周期变化水泥环应力计算与失效分析 被引量:11
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作者 刘奎 丁士东 +4 位作者 周仕明 陶谦 杨广国 刘仍光 高元 《石油机械》 北大核心 2021年第5期1-8,共8页
套管内压周期变化导致的水泥环密封失效已经严重影响到天然气的安全高效开发,试验结果显示,是否考虑地层岩石的存在将导致研究结果中水泥环破坏方式的差异。鉴于此,建立了不同地层岩石存在情况下水泥环应力状态力学分析模型并计算了水... 套管内压周期变化导致的水泥环密封失效已经严重影响到天然气的安全高效开发,试验结果显示,是否考虑地层岩石的存在将导致研究结果中水泥环破坏方式的差异。鉴于此,建立了不同地层岩石存在情况下水泥环应力状态力学分析模型并计算了水泥环的应力状态。研究结果表明:未考虑地层岩石约束时水泥环发生的拉伸破坏与试验结果相同;考虑地层岩石约束的水泥环,由于套管和水泥环外壁地层岩石的约束,水泥环径向裂纹的发生和发展受到限制,即使套管内压增加使水泥环周向应力大于其抗拉强度,水泥环上仍然不会产生径向裂纹;周期载荷作用下水泥环的残余应变将造成套管-水泥环界面径向压应力降低甚至变为径向拉应力,产生界面微环隙,这是最终导致水泥环密封失效的主要因素。研究成果可为油田现场固井优化设计提供参考。 展开更多
关键词 水泥环 密封失效 拉伸破坏 残余应变 微环隙
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JY页岩气田水平井预防环空带压固井技术 被引量:8
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作者 陈雷 陈会年 +3 位作者 张林海 刘广海 陶谦 刘仍光 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2019年第2期152-159,共8页
随着页岩气大规模开发,针对提高页岩气水平井固井质量的研究逐渐增多,但同期页岩气井环空带压情况并未缓解,对页岩气田的安全生产提出了严峻挑战。为解决页岩气井环空带压难题,建立了水泥环密封完整性评价装置,针对JY页岩气田开展了水... 随着页岩气大规模开发,针对提高页岩气水平井固井质量的研究逐渐增多,但同期页岩气井环空带压情况并未缓解,对页岩气田的安全生产提出了严峻挑战。为解决页岩气井环空带压难题,建立了水泥环密封完整性评价装置,针对JY页岩气田开展了水泥环密封完整性影响因素分析,并相应形成了预防环空带压固井技术。研究认为水泥石胶结差和体积收缩导致早期环空带压,而分段压裂及生产参数变化对水泥石胶结和本体的破坏是页岩气井环空带压的最主要原因。预防环空带压固井技术在JY页岩气田进行了推广应用,压裂投产后带压井比例下降了82%,有效解决了页岩气井环空带压难题,提高了页岩气井水泥环长期密封完整性,保障了页岩气田安全开发。 展开更多
关键词 页岩气 水平井 环空带压 固井 长期密封
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一种大温差弹韧性水泥浆 被引量:8
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作者 高元 杨广国 +3 位作者 陆沛青 桑来玉 刘学鹏 刘仍光 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2019年第1期97-101,108,共6页
长封固段大温差气井固井面临水泥浆顶部易超缓凝,水泥环易发生密封失效致环空带压等问题。通过研选抗高温大温差缓凝剂和降失水剂,可满足170℃以低100℃温差水泥石强度发展要求;优选抗高温弹韧性材料,降低水泥石脆性,增强水泥石弹韧性... 长封固段大温差气井固井面临水泥浆顶部易超缓凝,水泥环易发生密封失效致环空带压等问题。通过研选抗高温大温差缓凝剂和降失水剂,可满足170℃以低100℃温差水泥石强度发展要求;优选抗高温弹韧性材料,降低水泥石脆性,增强水泥石弹韧性。研制出大温差弹韧性水泥浆体系,密度在1.50~2.20 g/cm^3范围内可调,水泥浆流变性好,API失水量小于50 mL;50℃温差下密度为1.50 g/cm^3低密度水泥石72 h抗压强度可至11.5 MPa,60℃温差下密度为2.20 g/cm^3水泥石72 h抗压强度可至15.3 MPa,70℃温差下密度为1.88 g/cm^3水泥石抗压强度达17.7 MPa,且水泥石弹性模量均小于7 GPa,抗折强度大于3.5 MPa;水泥环密封完整性评价显示,水泥环可满足90 MPa压力30轮次加卸载密封要求。该大温差弹韧性水泥浆体系在西北油田分公司顺北4井φ193.7 mm+φ206.4 mm尾管回接固井中成功应用,一次封固段长5693 m,上下温差约105℃,固井质量优质,为其他超长封固段气井固井提供成功范例。 展开更多
关键词 长封固段 大温差 弹韧性 固井 现场应用
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自修复油井水泥石力学性能与微观结构 被引量:4
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作者 刘仍光 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2021年第4期486-491,共6页
关于自修复剂掺入水泥浆后对水泥石力学性能及微观结构的影响研究较少。自修复乳液掺量分别为0%、5%、10%、15%和20%,液固比均为0.44,各水泥浆试样在90℃水浴中养护3 d。结果表明,自修复乳液的掺入,降低了水泥石的弹性模量,随掺量的增加... 关于自修复剂掺入水泥浆后对水泥石力学性能及微观结构的影响研究较少。自修复乳液掺量分别为0%、5%、10%、15%和20%,液固比均为0.44,各水泥浆试样在90℃水浴中养护3 d。结果表明,自修复乳液的掺入,降低了水泥石的弹性模量,随掺量的增加,水泥石的弹性模量降低较显著;自修复水泥石的强度高于普通水泥石,掺量较小时抗压强度更高,掺量较大时,抗折强度增幅更大。自修复乳液改变了水泥水化产物Ca(OH)_(2)晶体的微观形貌,使其不再呈叠片状堆积,而是乱向、松散分布且晶体形貌不规则,自修复胶粒沉淀分布于水化产物凝胶网络结构之间。自修复乳液降低了水泥石的孔隙率,增加了水泥石的平均孔径和最可几孔径。 展开更多
关键词 油井水泥 自修复乳液 弹性模量 孔隙结构 微观形貌
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页岩气井压裂交变载荷水泥环密封能力研究 被引量:2
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作者 刘奎 丁士东 +1 位作者 初永涛 刘仍光 《石油机械》 北大核心 2023年第11期79-86,共8页
页岩气井压裂后的环空带压问题严重影响页岩气安全高效开发,且低弹性模量水泥浆体系及环空加压固井工艺有效降低页岩气井环空带压力的力学机理尚未明确。为此,针对页岩气井水平段和垂直段井筒结构差异,考虑水泥石残余应变,建立了环空加... 页岩气井压裂后的环空带压问题严重影响页岩气安全高效开发,且低弹性模量水泥浆体系及环空加压固井工艺有效降低页岩气井环空带压力的力学机理尚未明确。为此,针对页岩气井水平段和垂直段井筒结构差异,考虑水泥石残余应变,建立了环空加压固井提高水泥环界面径向应力与密封能力的计算方法,分析了环空加压压力和残余应变对界面径向应力的影响规律。研究结果表明:页岩气井压裂过程中套管内压周期变化将导致水泥环内外界面产生较大的径向循环载荷,进而引起水泥环残余应变和界面微环隙,最终造成水泥环密封完整性失效;针对不同水泥环残余应变值需控制环空加压压力下限以满足界面密封能力要求,环空加压固井增强垂直段水泥环密封能力的效果显著大于水平段的效果。现场应用效果显示,提供的模型计算结果与现场实际相符,可为该技术工程推广及应用提供理论支持。 展开更多
关键词 页岩气井 环空加压 水泥环 径向应力 残余应变 密封能力
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基于防气窜失重预测模型的胶乳水泥浆参数影响规律分析 被引量:2
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作者 刘仍光 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第6期7-12,共6页
候凝期间,水泥浆失重易导致井筒—地层压力平衡失衡,引发早期环空气窜。掌握水泥浆失重趋势与规律是建立防气窜方法及缓解环空带压现象的重要途径。基于静胶凝强度的传统失重预测模型难以表征水泥水化过程中复杂的物理化学变化,导致拟... 候凝期间,水泥浆失重易导致井筒—地层压力平衡失衡,引发早期环空气窜。掌握水泥浆失重趋势与规律是建立防气窜方法及缓解环空带压现象的重要途径。基于静胶凝强度的传统失重预测模型难以表征水泥水化过程中复杂的物理化学变化,导致拟合失真,文章通过大规模物理模拟实验,建立了可综合考虑水泥浆性能、地层及井筒条件的无量纲失重预测模型,对相关参数的影响规律进行进一步研究。以苯丙胶乳水泥浆体系为研究对象,以浆体静液柱压力衰减率为主要目标函数,通过敏感性分析,开展参数影响规律研究。结果表明,高温与深井可导致水泥浆快速失重,而较高的气压与胶乳加量可缓解失重趋势;压力衰减率对温度变化最敏感,井筒深度次之,底部气压与胶乳加量则影响较小。在井筒及地层条件无法改善的前提下,提出了以优化胶乳加量、气窜评价实验与环空加压为主的防气窜技术措施。研究成果对于指导防气窜固井施工具有一定的借鉴与参考意义。 展开更多
关键词 固井 失重 防气窜 预测模型 敏感性分析 影响规律
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