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地层渗流水对凝固过程固井水泥浆的侵扰机理
1
作者
刘开强
于骏杰
+3 位作者
王海平
张夏雨
金诚
张兴国
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第24期126-131,共6页
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...
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。
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关键词
调整井固井
水侵机理
地层渗流水
微观结构
电导率
水化行为
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职称材料
高活性低密度水泥浆及其强度形成机理研究
被引量：
4
2
作者
王海平
李治
+4 位作者
董志明
魏周胜
苏洪生
于骏杰
刘开强
《钻采工艺》
CAS
北大核心
2023年第3期147-153,共7页
为了解决井底高温高压下空心轻质颗粒破碎造成低密度水泥浆流变性恶化摩阻升高、密度上升,固井漏失风险增加的问题,利用高活性实心复合减轻材料和配套激活剂,开发了恒密度、具有二次水化特征的高活性低密度水泥浆体系。文章利用水化热...
为了解决井底高温高压下空心轻质颗粒破碎造成低密度水泥浆流变性恶化摩阻升高、密度上升,固井漏失风险增加的问题,利用高活性实心复合减轻材料和配套激活剂,开发了恒密度、具有二次水化特征的高活性低密度水泥浆体系。文章利用水化热分析仪、X射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜等,研究了高活性低密度水泥浆体系的早期水化反应、水化产物化学结构、微观结构和抗压强度发展规律。结果表明:高温高压下高活性低密度水泥浆具有恒密度、恒流变的特点。在高活性低密度水泥浆中,硅酸盐水泥水化产生的碱性水化产物和水化热可激活复合减轻材料,使该水泥浆早期水化过程中具有二次水化特征,形成“双放热峰”,增加水泥浆的水化热和水化产物含量。高活性低密度水泥浆水化反应消耗Ca(OH)_(2),形成大量钙矾石和C-(A)-S-H,增加该水泥石的水化产物含量、固相体积分数和微观结构致密度。与釉化珍珠岩低密度水泥石相比,水化28 d高活性低密度水泥石的抗压强度提高了16.7%,其耐久性良好。
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关键词
高活性
低密度水泥浆
二次水化
微观结构
力学性能
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职称材料
题名
地层渗流水对凝固过程固井水泥浆的侵扰机理
1
作者
刘开强
于骏杰
王海平
张夏雨
金诚
张兴国
机构
西南石油大学新能源与材料学院
西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室
中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第24期126-131,共6页
基金
国家自然科学基金(52104007)
全国重点实验室开放基金(PLN2023-35)。
文摘
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。
关键词
调整井固井
水侵机理
地层渗流水
微观结构
电导率
水化行为
Keywords
adjustment well cementing
intrusion mechanism
seepage water
microstructure
electrical conductivity
hydration behavior
分类号
TE122.3 [石油与天然气工程—油气勘探]
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职称材料
题名
高活性低密度水泥浆及其强度形成机理研究
被引量：
4
2
作者
王海平
李治
董志明
魏周胜
苏洪生
于骏杰
刘开强
机构
中国石油川庆钻探工程有限公司长庆固井公司
中国石油长庆油田采气二厂
中国石油西部钻探工程有限公司固井公司
新能源与材料学院·西南石油大学
出处
《钻采工艺》
CAS
北大核心
2023年第3期147-153,共7页
基金
中国石油川庆钻探工程有限公司研究项目“长裸眼水平井全封固低摩阻固井工作液研究”(编号:CQ2022B-21-1-3)
国家自然科学基金“高温高压下过渡态固井水泥浆的失重与传压效率变化机理研究”(编号:52104007)。
文摘
为了解决井底高温高压下空心轻质颗粒破碎造成低密度水泥浆流变性恶化摩阻升高、密度上升,固井漏失风险增加的问题,利用高活性实心复合减轻材料和配套激活剂,开发了恒密度、具有二次水化特征的高活性低密度水泥浆体系。文章利用水化热分析仪、X射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜等,研究了高活性低密度水泥浆体系的早期水化反应、水化产物化学结构、微观结构和抗压强度发展规律。结果表明:高温高压下高活性低密度水泥浆具有恒密度、恒流变的特点。在高活性低密度水泥浆中,硅酸盐水泥水化产生的碱性水化产物和水化热可激活复合减轻材料,使该水泥浆早期水化过程中具有二次水化特征,形成“双放热峰”,增加水泥浆的水化热和水化产物含量。高活性低密度水泥浆水化反应消耗Ca(OH)_(2),形成大量钙矾石和C-(A)-S-H,增加该水泥石的水化产物含量、固相体积分数和微观结构致密度。与釉化珍珠岩低密度水泥石相比,水化28 d高活性低密度水泥石的抗压强度提高了16.7%,其耐久性良好。
关键词
高活性
低密度水泥浆
二次水化
微观结构
力学性能
Keywords
high activity
low-density cement slurry
secondary hydration
microstructure
mechanical properties
分类号
TE256 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
地层渗流水对凝固过程固井水泥浆的侵扰机理
刘开强
于骏杰
王海平
张夏雨
金诚
张兴国
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
高活性低密度水泥浆及其强度形成机理研究
王海平
李治
董志明
魏周胜
苏洪生
于骏杰
刘开强
《钻采工艺》
CAS
北大核心
2023
4
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