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题名空心微珠水泥减缓套管剪切变形的作用机理
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作者
闫炎
韩礼红
张华礼
杨尚谕
吴昊
王建军
曹婧
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机构
油气钻采输送装备全国重点实验室·中国石油集团工程材料研究院有限公司
四川页岩气勘探开发有限责任公司
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出处
《天然气工业》
北大核心
2025年第7期150-157,共8页
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基金
国家重点研发计划项目“深地油气资源勘探用高强韧钢管材及应用技术研究”(编号:2023YFB3711700)
陕西省自然科学基础研究计划青年项目“超临界二氧化碳冲刷作用下水泥微缝自密封机理研究”(编号:2024JC-YBQN-0522)
中国石油青年科技专项项目“超深井岩石保温保压原位取心与高精度数字岩心精细表征技术研究”(编号:2024DQ03030)。
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文摘
页岩油气井在压裂过程中普遍出现套损现象,严重限制了压裂工具的下入,造成压裂丢段,采用空心微珠水泥浆体系来减缓套管变形程度是现阶段现场取得初步成效的方法之一。但水泥石内部空心微珠的作用机制与微珠参数对于套变防治效果的影响规律还不清晰。为此,首先通过有限元手段分析了地层滑移条件下水泥内部空心颗粒破碎过程中水泥的应力变化规律,然后通过室内实验手段研究了空心微珠水泥对套管变形的减缓程度,最后通过现场试验验证了空心微珠含量为15%条件下,固井水泥浆体系的套变缓解效果。研究结果表明:①高强度空心微珠可有效降低套管—水泥环界面应力从而转移套管过量变形,大粒径大模量的空心微珠更加适合于地层滑移位移大的工况;②水泥浆中空心微珠的含量达到20%时Ø139.7 mm套管变形程度可以缓解10%左右;③微珠粒径和含量越大,水泥吸收外部位移的能力就越强,套变缓解效果越好。结论认为:①建议后期现场试验通过调配水泥浆性能,在满足泥浆流变性的基础上加大微珠用量;②空心微珠水泥通过微珠的破碎与自身空间的压缩降低了界面应力,从而对套管形成保护。研究成果对于页岩油气井保障套管内通径、预防压裂丢段有着重要的理论意义和指导价值。
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关键词
页岩油气
水泥浆
空心微珠
套管
剪切变形
地层滑移
界面应力
微珠破碎
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Keywords
Shale oil and gas
Cement slurry
Hollow microsphere
Casing
Shear deformation
Formation slip
Interface stress
Microsphere breaking
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分类号
TE28
[石油与天然气工程—油气井工程]
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