深水油气井筒环空注氮控压机理 被引量：19

1

作者 周波 杨进 +4 位作者 刘正礼 罗俊峰 黄小龙 周荣鑫 宋宇 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期386-389,共4页

通过深水井筒环空圈闭压力影响因素分析,结合环空圈闭介质温度、压力特性室内模拟实验,提出环空注氮气控制圈闭压力的方法。受深水井身结构及水下井口系统限制,技术套管和生产套管固井后存在较长的自由段套管环空,由水基、合成基或油基... 通过深水井筒环空圈闭压力影响因素分析,结合环空圈闭介质温度、压力特性室内模拟实验,提出环空注氮气控制圈闭压力的方法。受深水井身结构及水下井口系统限制,技术套管和生产套管固井后存在较长的自由段套管环空,由水基、合成基或油基钻井液充填,油气测试、生产过程中,套管环空圈闭液体受井筒流体影响温度显著升高,圈闭液体受热膨胀出现圈闭压力。实验表明：圈闭流体热膨胀系数和等温压缩系数是环空圈闭压力关键影响因素,圈闭压力对圈闭介质类型（液、气）敏感度差异极大;向套管圈闭环空注入5%~20%体积分数的氮气,可以有效控制圈闭压力。现场实践表明：环空注入氮气的圈闭压力控制方法操作方便、可靠性高,能保证深水油气测试、生产过程井筒安全。 展开更多

关键词 深水油气井 井筒圈闭压力 环空温度 氮气泡沫 压力控制

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深水油气井井筒内流体特性对密闭环空压力的影响 被引量：14

2

作者 张波 管志川 +2 位作者 胜亚楠 王庆 许传斌 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期799-805,共7页

针对密闭环空压力威胁深水油气井安全生产的问题,建立了密闭环空压力计算模型,研究了井筒内流体特性对环空压力的影响规律,并分析了各可控因素的敏感性和工程可行性。建立了基于相容性原则的体积平衡方程组和基于井筒-地层耦合传热的井... 针对密闭环空压力威胁深水油气井安全生产的问题,建立了密闭环空压力计算模型,研究了井筒内流体特性对环空压力的影响规律,并分析了各可控因素的敏感性和工程可行性。建立了基于相容性原则的体积平衡方程组和基于井筒-地层耦合传热的井筒温度计算模型,实现多层次含液密闭环空压力计算。环空压力随着环空液体的膨胀压缩比减小而降低;降低环空饱和度能从根本上消除环空压力,提出了极限环空饱和度计算公式;产出液比热容和流量的增加使环空压力上升;环空压力与产出液井底温度呈线性关系,产出液井口温度能够反映环空压力大小;含水率上升使环空压力动态增长。环空饱和度的调控敏感性远高于其他因素,降低环空液体导热系数具有较高的工程可行性。研发可释放环空液体的水下井口设备、高可压缩性材料和井下隔热液体可有效控制环空压力。 展开更多

关键词 深水油气井 环空压力 流体特性 环空流体 极限环空饱和度

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深水油气井温度压力计算 被引量：15

3

作者 刘通 李颖川 钟海全 《新疆石油地质》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期181-183,共3页

井筒温度分布是深水油气井开发和生产动态分析的必需参数。由于深水油气井裸露在海水中的井段较长,其传热规律不同于地层段,海水温度又随其深度呈非线性分布并随季节呈周期性变化,使得其温度计算较陆上和浅海油田更复杂。根据传热学基... 井筒温度分布是深水油气井开发和生产动态分析的必需参数。由于深水油气井裸露在海水中的井段较长,其传热规律不同于地层段,海水温度又随其深度呈非线性分布并随季节呈周期性变化,使得其温度计算较陆上和浅海油田更复杂。根据传热学基本理论和海水、地层段井筒传热特点,建立了深水油气井井筒温压耦合数学模型,采用龙格库塔法求解。该模型考虑了变化的环境温度梯度、井身结构、管斜角、不同环空传热介质等。实例计算结果表明,所建立的模型与实例数据吻合较好,可满足开发工程需要。 展开更多

关键词 深水油气井 深海环境 温度分布 压力分布 总传热系数

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深水油气井非稳态测试环空压力预测模型 被引量：8

4

作者 张智 向世林 +4 位作者 冯潇霄 刘和兴 孟文波 李炎军 马传华 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期80-87,共8页

为了解决深水油气井测试时各环空压力上升而破坏井筒完整性的问题,针对气井测试的短期非稳态过程,建立了井筒非稳态传热模型;然后,根据流体等压膨胀系数、等温压缩系数与密度的函数关系,建立考虑流体性质非线性变化的环空压力预测模型;... 为了解决深水油气井测试时各环空压力上升而破坏井筒完整性的问题,针对气井测试的短期非稳态过程,建立了井筒非稳态传热模型;然后,根据流体等压膨胀系数、等温压缩系数与密度的函数关系,建立考虑流体性质非线性变化的环空压力预测模型;在此基础上,以南海西部某深水高温高压气井为例,采用所建立的模型预测了不同测试制度下的环空温度与压力,根据最小安全系数对井筒管柱强度进行校核,进而确定井筒各环空最大允许压力,并且绘制出不同测试制度下的安全诊断图版。研究结果表明:①环空温度随着测试产量和测试时间的增加而升高,但井口和井底的温度差减小,在同一测试产量和测试时间下,环空2温度始终高于环空3,并且环空之间的温度差较大;②环空2、3的压力随着测试产量和测试时间的增加而升高,但上升的趋势变缓,并且在同一测试产量和测试时间条件下,环空2的压力大于环空3;③若不考虑流体性质非线性变化的影响,将会低估环空压力值,并且随着测试产量和测试时间增加,相对误差会继续增大;④随着测试产量和时间的增加,环空2的压力值会率先超过环空最大允许压力,因而在深水高温高压井测试作业中应重点关注不同测试制度下环空2的压力变化情况。结论认为,基于所绘制的诊断图版,可以方便、快捷地判断深水气井测试制度的设计是否合理,最大限度地保证测试过程中的井筒完整性。 展开更多

关键词 深水油气井 水下测试 环空压力 流体性质 气井测试制度 安全评价 安全诊断图版

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深水油气井关井期间井筒含天然气水合物相变的气泡上升规律研究 被引量：8

5

作者 韦红术 杜庆杰 +3 位作者 曹波波 王志远 孙宝江 刘争 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期42-49,共8页

深水油气井关井期间天然气水合物的生成会导致气泡迁移滞后,影响钻井安全作业周期,为此利用室内垂直圆筒模拟深水井筒环境,实验研究了甲烷气泡表面水合物膜生长特性,提出了考虑自然对流传热的水合物横向生长模型及水合物膜厚度预测方法... 深水油气井关井期间天然气水合物的生成会导致气泡迁移滞后,影响钻井安全作业周期,为此利用室内垂直圆筒模拟深水井筒环境,实验研究了甲烷气泡表面水合物膜生长特性,提出了考虑自然对流传热的水合物横向生长模型及水合物膜厚度预测方法;分析了水合物气泡变形率与莫顿数、拖曳力系数及雷诺数之间的相关性,据此建立了关井条件下井筒中含水合物相变的气泡上升速度综合预测模型,并对南海某井的安全作业周期进行了预测和分析.通过实验和模拟分析发现,建立的自然对流传热模型对水合物膜横向生长速率和厚度具有较高的预测精度;水合物气泡的变形率随莫顿数增大而减小,拖曳力系数随雷诺数增大先减小然后逐渐增大,并拟合得到了气泡变形率、拖曳力系数计算公式.研究表明,气泡表面水合物的生成显著降低了气泡的上升速度,延长了安全作业周期,但气体到达海底井口后水合物堵塞风险增加,现场应根据关井时间采取针对性的井控措施. 展开更多

关键词 深水油气井 天然气水合物 相变 气泡 上升速度 安全作业周期 拖曳力系数

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深水油气井套管环空注氮控压模型与效果分析 被引量：1

6

作者 郭浩 简成 +2 位作者 刘贤玉 朱志潜 屈乐 《石油机械》 北大核心 2022年第10期44-50,共7页

注氮控制密闭环空压力在深水油气井中的应用尚缺乏充分的理论和分析,不利于注氮控压技术的推广和应用。为此,基于体积相容性原则和气体PVT方程,建立了深水油气井密闭环空注氮控压模型,揭示了注氮控压机理,对环空注氮的控压效果进行了评... 注氮控制密闭环空压力在深水油气井中的应用尚缺乏充分的理论和分析,不利于注氮控压技术的推广和应用。为此,基于体积相容性原则和气体PVT方程,建立了深水油气井密闭环空注氮控压模型,揭示了注氮控压机理,对环空注氮的控压效果进行了评价和分析。分析结果表明:随着生产的进行,套管环空内氮气气柱被压缩,进而体积减小,用来容纳热膨胀环空液体,由此起到降低热膨胀环空压力的作用;环空液柱体积的减小也起到了一定的控压作用;控压效果随着注入量的增加而增强,但增强幅度逐渐减小;地温梯度的增加会降低注氮控压的效果,但当注入量足够高时,控压效果的降低幅度显著减缓。所得结论可为环空注氮控压技术在深水油气井中的应用提供理论基础。 展开更多

关键词 深水油气井 套管环空 注氮控压 作用机理 效果分析

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深水油气井环空圈闭压力研究 被引量：10

7

作者 吴雪婷 王江帅 冯炜 《石油机械》 北大核心 2018年第12期47-50,共4页

深水油气井受限于水下井口,其密闭环空没有释放压力的通路,从而形成附加圈闭压力,威胁井筒安全,因此,对油气井测试和生产过程中套管环空圈闭压力的研究至关重要。基于深水井井身结构和井筒传热过程,通过计算深水钻完井套管环空温度分布... 深水油气井受限于水下井口,其密闭环空没有释放压力的通路,从而形成附加圈闭压力,威胁井筒安全,因此,对油气井测试和生产过程中套管环空圈闭压力的研究至关重要。基于深水井井身结构和井筒传热过程,通过计算深水钻完井套管环空温度分布,建立了套管环空压力的预测模型,提出了利用牛顿下山法求解环空压力的方法,并利用现场实例对模型进行了验证。分析结果表明:7口井套管环空温度和压力的预测值与监测值非常接近,其最大相对误差均在10%以内,精度满足工程要求,表明所建模型计算结果符合现场实际情况。所得结论可为深水油气井环空圈闭压力的计算提供理论指导。 展开更多

关键词 深水油气井 环空圈闭压力 套管环空 温度分布 压力预测 牛顿下山法

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深水油气固井水合物储层物性响应与高压气水反侵研究 被引量：6

8

作者 郑明明 王晓宇 +6 位作者 周珂锐 王凯 王治林 董刚 韦猛 刘天乐 贾东彦 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期118-127,共10页

固井作业是能源开采过程中的一道重要工序,当深水油气固井遇到水合物地层时,固井水泥浆水化放热会引起近井壁储层中水合物分解和产生高压气水反侵,从而严重影响固井质量,甚至导致固井报废和井壁失稳,为减小和避免水合物分解的不利影响,... 固井作业是能源开采过程中的一道重要工序,当深水油气固井遇到水合物地层时,固井水泥浆水化放热会引起近井壁储层中水合物分解和产生高压气水反侵,从而严重影响固井质量,甚至导致固井报废和井壁失稳,为减小和避免水合物分解的不利影响,明确不同固井工艺条件下水合物储层的物性响应和高压气水反侵规律是关键。以南海神狐海域水合物钻探工程GMGS-1中SH2站位勘探井为研究对象,建立固井二维数值模型,采用TOUGH+HYDRATE数值模拟软件再现固井水泥浆侵入和水化过程,分析过程中近井壁储层物性响应规律,得出南海水合物储层不同固井压差与水泥浆放热速率条件下高压气水反侵的临界条件判别曲线,并创新性地采用"连续分段模拟"思路解决水泥浆的动态放热问题。结果表明:水泥浆初凝之前主要可分为诱导、分解和二次水合物生成3个阶段;侵入行为主要发生在保压时期,当压力卸去后侵入深度基本不再增加;水化放热造成的温度升高导致水合物大量分解,产生的高压气水向四周运移,而压力卸去之后,高压气水向环空方向反侵的趋势更加明显;水化放热速率越大,固井压差越小,气水反侵发生的可能性越大,发生时间越早。对于浅部水合物储层,降低固井水泥浆水化热可有效减少反侵现象的发生,提高固井质量,而对于埋藏较深的储层可在破裂压力范围内同时使用较高的固井压差。本研究对水合物地层固井工艺参数优选具有良好的指导和借鉴作用。 展开更多

关键词 天然气水合物 深水油气固井 物性响应 动态热源 连续分段模拟 高压气水反侵 中国南海

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海洋深水井钻井过程中井筒温度的变化规律 被引量：17

9

作者 李忠慧 赵毅 +3 位作者 楼一珊 李中 方满宗 魏辰宇 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期88-94,共7页

海洋深水油气井钻井过程中,现有的井筒循环温度场计算模型虽然综合考虑了钻井液在循环过程中诸如海水对流换热、隔水管及钻井液、地层导热等多种因素对井筒温度的影响,但却忽略了钻进导致的温度差异,与实际情况不符。为了给深水钻井的... 海洋深水油气井钻井过程中,现有的井筒循环温度场计算模型虽然综合考虑了钻井液在循环过程中诸如海水对流换热、隔水管及钻井液、地层导热等多种因素对井筒温度的影响,但却忽略了钻进导致的温度差异,与实际情况不符。为了给深水钻井的钻井液密度设计、井壁稳定性分析等相关工作提供更加准确可靠的依据,在不钻进只循环钻井液过程的温度模型求解温度场的基础上,对补充钻进工况的计算模型应用有限差分法和高斯迭代法进行求解,进而通过节点更新的算法,分析了不同机械钻速的钻进过程对深水钻井井筒温度纵向变化规律的影响。研究结果表明:①同一深度,不同机械钻速下全井温度场的计算结果有明显差异,1000 m水深的井底随钻温度差异接近10℃;②钻进过程的循环温度场对时间的敏感性远高于机械钻速,与不考虑机械钻速的井筒温度场相比,考虑机械钻速情况下的井筒温度场呈整体增大的变化规律。结论认为,利用该方法可以更好地分析海洋深水钻井过程中井壁稳定性和管柱工况等实际问题,其结果更加符合生产实际。 展开更多

关键词 海洋 深水油气井 机械钻速 循环 钻井液 井筒温度 随钻温度 节点更新

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环空带压对深水水下井口疲劳损伤的影响规律 被引量：11

10

作者 王宴滨 曾静 高德利 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期116-123,共8页

海洋深水油气井测试过程中,高温产液上返时会加热周围套管及多层套管环空内的液体,引起液体在密闭井筒环空中膨胀,产生环空带压。环空带压的存在会改变水下井口疲劳热点处的应力状态,进而对水下井口疲劳损伤产生不利影响,制约了深水油... 海洋深水油气井测试过程中,高温产液上返时会加热周围套管及多层套管环空内的液体,引起液体在密闭井筒环空中膨胀,产生环空带压。环空带压的存在会改变水下井口疲劳热点处的应力状态,进而对水下井口疲劳损伤产生不利影响,制约了深水油气井长期安全高效运行。为了给深水油气井的长期安全运行提供更加科学的指导,考虑环空液体物性参数、井筒环空液体热膨胀和环空体积变化的耦合影响,建立了水下井筒环空带压计算模型,采用迭代法对环空带压进行了求解,将获得的环空带压施加到水下井口有限元模型上,然后以高压井口头与表层套管的焊缝为研究对象,研究了环空带压条件下水下井口疲劳热点处的应力状态;在此基础上,分析了环空带压、水泥浆返高和高压井口头出泥高度对水下井口疲劳损伤的影响规律。研究结果表明:①环空带压的存在会加剧水下井口的疲劳损伤,压力越高,疲劳损伤越严重;②表层套管外水泥浆返高与泥线的距离越大,水下井口的疲劳损伤越小;③高压井口头出泥高度越大,水下井口疲劳损伤越大。结论认为,有效地控制水下井口的环空带压与合理地设计井身结构,有助于减少水下井口的疲劳损伤。 展开更多

关键词 海洋深水油气井 水下井口 疲劳损伤 环空带压 水泥浆返高 高压井口头出泥高度 影响规律 井身结构

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中国海洋油气钻完井技术的进展与展望 被引量：52

11

作者 李中 谢仁军 +1 位作者 吴怡 袁俊亮 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期178-185,共8页

海上油气生产已经成为保障国家能源安全的重要增长极。为了破解中国海上油气生产关键核心技术积累不足、工具装备基础薄弱、难以支撑重要领域的优快发展等技术难题,中国海洋石油集团有限公司(以下简称中国海油)在“十三五”期间,立足科... 海上油气生产已经成为保障国家能源安全的重要增长极。为了破解中国海上油气生产关键核心技术积累不足、工具装备基础薄弱、难以支撑重要领域的优快发展等技术难题,中国海洋石油集团有限公司(以下简称中国海油)在“十三五”期间,立足科技自主创新,通过理论研究、关键技术攻关与试验,攻克了一系列核心技术难题。所取得的成果包括:①突破了渤海中深层高效钻完井、海上规模化稠油热采、深水油气田开发、南海高温高压钻完井、非常规油气增产、海上应急救援等关键技术,成功投产了我国首个自营超深水“深海一号”大气田,实现了水深由300到1500 m、由勘探到开发的跨越;②研发了随钻测井与旋转导向钻井系统、深水钻井表层导管、水下应急封井装置、水下井口采油树等关键工具装备,推进了中国海洋石油工业的高质量发展。进而提出建议,中国海油未来应加强科技自主创新,加快进军深海油气的步伐,在复杂领域的钻完井技术与装备材料持续国产化等油气增储上产关键核心技术、多气合采试开发技术体系与地热等绿色能源转型上持续攻关,以期为保障国家能源安全、建设海洋强国做出更大的贡献。 展开更多

关键词 中国海洋石油集团有限公司 “十三五” 深水油气钻完井 深水油气田开发 “深海一号”大气田 高温高压 装备工具

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深水喷射扰动对表层导管承载力的影响规律 被引量：13

12

作者 周波 杨进 +3 位作者 周建良 刘书杰 刘正礼 杨建刚 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期98-102,共5页

深水油气井表层导管下沉是深水喷射钻井作业面临的主要风险之一,喷射扰动对海底土承载力影响是导致表层导管下沉的主要原因。为保证建井及生产期间水下井口稳定,建立了考虑时间效应的表层导管承载力计算模型,并基于表层导管结构特征和... 深水油气井表层导管下沉是深水喷射钻井作业面临的主要风险之一,喷射扰动对海底土承载力影响是导致表层导管下沉的主要原因。为保证建井及生产期间水下井口稳定,建立了考虑时间效应的表层导管承载力计算模型,并基于表层导管结构特征和喷射法安装表层导管技术特点,对表层导管承载力进行了实验研究。研究结果表明喷射施工参数对表层导管与海底土侧向摩擦力恢复影响明显:表层导管承载力随静置时间呈指数关系增长,表层导管喷射下入到位初期为摩擦力快速恢复期,随着时间增长,承载力增长速度减小;表层导管侧向摩擦力随着喷射排量、钻头伸出量的增大而急剧减小;钻头喷嘴完全伸出导管外部后,钻头伸出量对表层导管承载力影响减小。在深水表层导管设计与施工过程,充分考虑喷射施工参数及静置时间对表层导管承载力的影响,设计合理入泥深度,对于保证表层导管稳定具有重要意义。 展开更多

关键词 深水油气井 表层导管 承载力 喷射参数 入泥深度

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深水测试管柱与隔水管的横向承载特性 被引量：20

13

作者 孙巧雷 李中 +4 位作者 王尔钧 冯定 陈文康 刘统亮 严淳鳀 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期106-115,共10页

在海上深水油气井测试过程中,隔水管、测试管柱与海水、环空流体、管内流体相互作用,并组成海上测试的“管中管”结构体系,目前对于由隔水管—测试管柱组成体系产生的复杂横向承载特性的认识不足。为了给海上安全测试作业的控制提供理... 在海上深水油气井测试过程中,隔水管、测试管柱与海水、环空流体、管内流体相互作用,并组成海上测试的“管中管”结构体系,目前对于由隔水管—测试管柱组成体系产生的复杂横向承载特性的认识不足。为了给海上安全测试作业的控制提供理论支撑,针对我国南海测试使用“管中管”体系结构及作业水深超过900 m的特点,建立了海水段测试管柱的井筒温度场、压力场及轴向力计算模型;考虑内外流体与管柱相互作用,建立了隔水管和测试管柱横向动态受力模型;基于数值求解方法,进行了不同顶张力、悬挂力、海流流速及平台漂移下的“管中管”结构体系横向承载特性分析。研究结果表明:①增大顶张力、悬挂力均能减小管柱体系的横向最大承载参数,同等幅度下的顶张力对管柱横向承载参数的影响更明显;②随着海流流速的增加,管柱体系的最大横向位移、转角、弯矩增大明显;③随着平台漂移量的增加,管柱体系的最大转角和弯矩先减小后增大,即顺着海流方向使平台产生适当的漂移有助于减小管柱体系横向的最大承载参数。结论认为,该研究成果可对海上测试作业的安全控制提供理论支撑。 展开更多

关键词 海上深水油气井测试 隔水管 测试管柱 管中管 横向承载 参数分析 海流流速

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深水环空圈闭压力的破裂盘泄压控制模型 被引量：1

14

作者 石榆帆 唐宜家 +1 位作者 马天寿 何玉发 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期153-160,共8页

井筒高温流体在生产过程中,向密闭环空传热引起的环空圈闭压力上升现象是深水油气开采面临的主要问题之一。为了保障井筒安全,结合深水油气井的生产实际,基于拟稳态传热以及耦合压力-体积的环空压力计算方法,建立了多环空圈闭压力预测... 井筒高温流体在生产过程中,向密闭环空传热引起的环空圈闭压力上升现象是深水油气开采面临的主要问题之一。为了保障井筒安全,结合深水油气井的生产实际,基于拟稳态传热以及耦合压力-体积的环空压力计算方法,建立了多环空圈闭压力预测模型。根据破裂盘工作原理,建立了由内向外和由外向内的破裂盘打开阀值确定方法。以西非某井为例,对生产过程中井筒温度和环空压力进行预测。套管强度校核结果表明,正常生产过程中,表层套管和技术套管存在胀破风险;在生产套管的环空泄压或者掏空后,生产套管存在挤毁风险。采用破裂盘技术后,各层套管均满足校核的要求。因此,破裂盘技术可有效实现套管的保护,对深水油气资源安全开采具有重要意义。 展开更多

关键词 深水油气井 井筒温度 拟稳态传热 环空圈闭压力 破裂盘

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天然气水合物地层相变微胶囊固井水泥浆研究

15

作者 吴祖锐 郑明明 +2 位作者 颜诗纯 周珂锐 张亚伟 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期500-502,共3页

笔者等采用有机、无机m-PCM(相变微胶囊)开展对固井水泥浆放热性能以及水泥石强度改良的研究,设计正交试验,以密度、流动性、48h强度、稠化时间以及失水量等为指标参数,对固井水泥浆配方进行研究,后采用全面试验以及PFC颗粒流模拟、PCA... 笔者等采用有机、无机m-PCM(相变微胶囊)开展对固井水泥浆放热性能以及水泥石强度改良的研究,设计正交试验,以密度、流动性、48h强度、稠化时间以及失水量等为指标参数,对固井水泥浆配方进行研究,后采用全面试验以及PFC颗粒流模拟、PCAS裂隙分析等工作,从宏观、微观角度定量分析水泥石的抗压强度、裂隙性质、放热特性与m-PCM之间的关系,最后得出最优固井水泥环性能以及水泥浆放热特性的固井水泥浆配方。 展开更多

关键词 深水油气固井 相变微胶囊水泥浆 控热技术 抗压强度 裂隙分析 PFC数值模拟

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