固井水泥用计算的研究

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固井水泥浆技术体系探讨

一
一
大，能抵挡住气体的窜人；抗冲击的韧性泥浆的评价好，冲击功要比平常的水泥石提高百分之根据国内一些深层气油井对水泥浆２０以上。的性能的要求，在室内进行了非常多的配（２）高温防气体窜外加剂的选择方的筛选＿Ｔ作，最终确定了适用于深层气根据国内国外已经有的外加剂的性油井的水泥浆的最佳配方，通过大量的试能、使用状况以及深层气井的钻井以及完验证明筛选的高温防气窜增加韧性的水井的特点、环空气窜的特征，经过了大量泥浆能有效的防止环空气窜，能够很好的的室内试验和大量的分析对比，考虑采用保证气层的封闭质量。丁苯胶乳来作为防气窜水泥浆的外加剂３深气井固井的工艺技术是比较合适的。这个物质是由无数的微小双极注水泥这种技术可以一次性的的橡胶粒子组成的，随着水泥水化时温度长封固井划分为两段比较短的封固段固的升高，橡胶分子与水分子、水泥中的化井作业，比较适用于深井的封固井作业，学物质形成氢键、氧桥、以及和硫桥，形成能够有效的减少一次注水泥固井的施工了网架状的结构，聚集了比其他类型水泥的难度，能减低环空液柱的压力，能够有外加剂更高的能量，抗高温这个性能得到效的减少固井中发生漏失的可能性。双极了提高。橡胶分子充填于水泥颗粒之间，注水泥的方法可以分为淹没试的连续双在合适的压差作用下汇聚形成了比较致极注入一剂间隔式的双极注水泥。淹没式密的硬橡胶块，阻止了水泥浆失水，大大连续双极注水泥注一级与二级之间是没降低了水泥石的渗透率，增加了气体进入有隔膜的，这是为了避免二级井眼钻井液水泥石时的阻力。丁苯胶乳在水泥水化的的腐蚀，淹没式双击注入水泥在固井是一时候会产生絮状的凝结物在水泥基质当级水泥浆的量要尽量的少附加，同时一定中汇聚在一起形成了抑制渗透的胶乳膜，要注入定量的缓凝前导水泥浆，用来方便能够有效的防止气体侵入水泥浆柱。丁苯打开双极箍以后水泥浆能够顺利的返出胶乳水泥在配置之后一直保持着低胶凝导地面；在一级冲洗液中加入一定量的稀的强度状态，能够充分的传递水泥浆的液释剂，能够有效的控制水泥浆的污染程柱压力，并且能随着时间的推移以及温度度；同时还配套应用了内置的隔离液以及的不断升高，充分的形成直角胶凝，充分压胶塞液。弥补了因为水泥浆失重从而产生的压力结语的降低，达到防气窜的目的。１防气窜的增加韧性的泥浆的失水（３）增加韧性的材料的选择量低，稠化过度的时间比较短，失重的时为了能够更好的满足深气油井的固候基质的渗透率是比较低的，内部的阻力井要求，在除了丁苯胶乳作为防气窜的外较大，防窜行能很好。加剂的情况下，依据超混复合材料的原２水泥石的可塑性比较高、脆性小，理，同时还选用了ＤＺＦ一１来作为增加韧性具有比较强的的抗冲击韧性，减小了井下的材料，用来减少在射孔、压裂等等工作工作是对水泥环的损坏。３在采用防气窜增加韧性的水泥浆是产生的冲击载荷的作用下，水泥石当中的原始的细微裂缝的迅速的增大与应力以及配套的固井方案的技术，能够保证水的集中，防止形成大的裂纹和裂缝从而造泥浆在失重的情况下对气层的压稳，防止成气体的窜槽。ＤＺＦ — Ｉ这种材料是一种用环空气窜的发生，解决了气井气窜这个难低弹的矿物纤维作为主体同时又加入大题，具有十分宽广的应用前景。参考文献量的不同成分的纤维混合物，具有比较高的抗拉性，能够对水泥石中的缺陷的裂痕［１］钻井手册（甲方）上册【Ｍ］．北京：石油工１９９

油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析

度，
如何提升固井质量是面临的难题。
固井的过程是水泥浆驱替套管外部环形空间钻井
液，水泥浆充满环形空间后，凝固形成水泥墙，实现对
井壁的封固。在这个过程中，要达到好的固井效果，必
须保证水泥浆具有好的顶替效率，如果水泥浆顶替不
彻底，在凝固的过程中，受残余钻井液影响，会在封固
井段形成钻井液槽，影响了固井质量，使得容易出现窜
2021 年第 4 期
57
西部探矿工程
油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析
张雅秋*
（大庆钻探工程公司钻技一公司固井设备修保厂，
黑龙江大庆 163000）
摘
要：固井在油气井建设过程中起到承上启下的作用，
固井质量的好坏不仅对后续的施工作业造成影
响，
还影响油气井使用寿命，
必须予以重视。固井过程中注水泥的顶替效率是影响固井质量的重要环
有害固相含量更为敏感，因此在现场施工过程中，应适
钻井液的表观粘度变化幅度很大，说明高密度钻井液
当提高高密度油基钻井液的化验频率并制定更为详细
对固相含量的敏感度更大。
的钻井液性能调整方案。
表6
不同有害固相加量对油基钻井常规性能的影响
表观粘度（mPa·s）
有害固相
3
（%）
1.6g/cm3
2.0g/cm3
管外壁与井壁的环空中不同位置的水泥浆流速及流态
离子能够与水泥浆中的氢氧化钙反应，生成悬浮状的
差异较大，最宽处流体流速能够达到最窄处流速的几
胶体化合物，填充在颗粒的间隙，强化了水泥浆的空间
十倍，并且在最宽处的流体流态为紊流，最窄处流体流
结构，提升了水泥浆的防水渗能力。因此，为提升水泥
态为层流。由于流速和流态的差异，在注水泥时，距离

固井水泥浆性能对固井质量的影响分析

固井水泥浆性能对固井质量的影响分析摘要:为了研究水泥浆性能对固井质量的影响,利用现场水泥浆性能的相关资料并结合第一､第二界面固井质量的测井解释结果,定性地统计出水泥浆性能与固井质量间的关系｡经过对水泥浆性能的统计表明,水泥浆结构使用领浆和尾浆比用单一结构的固井质量要高,且当领尾浆的长度比大于1､领尾浆的稠化时间差为40~60min时,有利于提高固井质量｡水泥浆领浆和尾浆的稠化过渡时间小于20min 时,有利于提高固井质量｡如果用水泥浆性能系数SPN评价水泥浆的防气窜能力,则领浆的SPN值小于3及尾浆的SPN值小于6时,有利于保证固井质量｡｡关键词:固井;水泥浆;性能;固井质量1前言目前,随着对固井质量影响因素全面而深入的研究,水泥浆性能对固井质量的影响越来越受到固井工作人员和科研人员的高度重视｡研究表明,水泥浆的体系以及性能都会不同程度地对固井质量产生影响,但是关于水泥浆性能对固井质量影响的研究主要是室内实验研究｡利用统计现场数据的方法研究水泥浆性能对固井质量的影响还很少,只对水泥浆的少数性能进行统计,没有对水泥浆性能进行系统的统计｡2固井水泥原材料2.1水泥选择目前,我国常用普通硅酸盐水泥和G级油井水泥作为固井原材料｡针对钻采地热能时热能的流失和孔壁垮塌等问题,我国研究人员展开了一系列研究｡以硅酸盐水泥为原材料制备了固井导热水泥材料,以G级油井水泥为原材料与石墨混合制备导热水泥材料等｡普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料,5%~20%的混合材料及适量的石膏混合而成｡G级油井水泥与普通硅酸盐水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化学成分和矿物成分,由硅酸盐水泥熟料和适量的石膏混合而成｡针对这两种常用固井水泥的性能,国家相关学者研究分析出高温条件下,两种固井水泥的流动性与水灰比成正比关系;由于水分的蒸发,两种水泥的凝结时间都显著减少;高温下养护3d,两种固井水泥的抗压强度也受到很大影响,但是G级油井水泥下降幅度小,较为稳定｡除此之外,G级油井水泥还具有较好的抗硫酸盐腐蚀作用,于是选用较为稳定的G级油井水泥作为固井原材料,研究人员更容易筛选出高导热固井水泥材料｡2.2外加剂选择为了弥补固井水泥在高温条件下性能的减弱,于是研究者向固井水泥中混合了外加剂,从而来调整固井水泥的性能｡常用的外加剂分为降失水剂､缓凝剂､早强剂､减水剂､分散剂等等｡因此,选用合适的外加剂,对于提升固井水泥性能是非常重要的｡(1)降失水剂用于固井水泥中时,减少水泥浆滤失量,有效控制固井水泥的流动性和稠化时间,工程中使用最多的降失水剂主要是以AMPS和AM为主要单体的共聚物｡(2)油井水泥稳定剂是一种以多种氢氧化物为主辅以适量抗高温纤维组成的固体粉末,稳定剂的加入能防止水泥长期经受高温后抗压强度的衰退,但其加量越大水泥流动性就越差,因此需要控制加入稳定剂的用量｡(3)在地热钻采深度为1800m以上时,为了防止水泥浆凝结过快,需要向固井水泥中加入缓凝剂｡缓凝剂通常为羟基羧酸类､有机膦酸类以及木质素磺酸盐类,然而常用的聚合物缓凝剂在高温､强碱易发生降解,经研究如果通过聚合反应将含有多种官能团的单体聚合在一起,可以使缓凝剂具有更好的抗温性能｡3水泥浆性能对固井质量的影响3.1水泥浆初稠水泥浆初稠对顶替流态有很大的影响,可影响顶替效率和固井质量｡当水泥浆初稠较小时,则可能降低顶替效率;当水泥浆初稠较大时,流动度较低,导致部分环空返速达不到要求,从而影响固井质量的提高｡水泥浆的初稠在5~10BC时的固井质量较高｡因此,设计水泥浆初稠在一定的范围内可以提高固井质量｡3.2水泥浆稠化过渡时间水泥浆的稠化过渡时间是水泥浆防窜系数的核心指标之一,稠化过渡时间越短,防窜效果越好｡这是因为稠化过渡时间缩短后,减少了地层流体窜入井内的时间,有效地防止窜流的发生,从而提高固井质量｡水泥浆领浆和尾浆稠化过渡时间的影响如表1所示｡由表1可知,水泥浆领浆和尾浆稠化过渡时间少于20min时,其第一､第二界面的固井优质率和总合格率都相对较高｡因此,应尽量使水泥浆的稠化过渡时间控制在20min以内｡表1水泥浆领浆和尾浆稠化过渡时间的影响3.3水泥浆领浆和尾浆稠化时间差值水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差值主要影响着水泥浆的防窜效果,差值不宜过小也不宜过大｡当水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差偏小时,使领浆的缓凝效果减弱,地层流体有可能在领浆开始失重并且尾浆胶凝强度未达到240Pa时进入井内,导致窜流发生;当水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差偏大时,领浆的过度缓凝可能会影响尾浆的凝固效果,导致窜流发生,从而使得固井质量降低｡水泥浆领浆和尾浆稠化时间差的影响如表2所示｡由表2可知,水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差值介于40~60min时,其第一､第二界面的固井优质率和总合格率都相对较高｡因此,应该使水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差控制在40~60min以内｡表2水泥浆领浆和尾浆稠化时间差的影响3.4水泥浆性能系数SPN值PN值是水泥浆防窜系数的指标之一,SPN值小于3时,表示防窜效果好;SPN介于3~6之间时,表示防窜效果中等;SPN大于6时,表示水泥浆防窜效果差｡水泥浆领浆的SPN值的影响如表3所示｡由表3可知,水泥浆领浆的SPN值小于3时,固井质量优质率较高;水泥浆尾浆的SPN值小于6时,固井质量优质率较高｡因此,在用SPN设计水泥浆的防窜性能时,注意分别考虑领尾浆的防窜特性｡表3水泥浆领浆的SPN值的影响4结论水泥浆结构使用领浆和尾浆比用单一结构的固井质量要高,且当领尾浆的长度比大于1.5和领尾浆的稠化时间差为40~60min时,有利于提高固井质量｡水泥浆领浆和尾浆的稠化过渡时间少于20min时,有利于提高固井质量｡如果用水泥浆性能系数SPN评价水泥浆的防气窜能力,则领浆的SPN值小于3及尾浆的SPN值小于6时,有利于保证固井质量｡参考文献:[1]刁胜贤,张丽哲,任知维,等.粉煤灰水泥浆体系研究与应用[J].石油钻探技术,2002,30(5):39-41.[2]叶志富.固井质量影响因素及对策[J].天然气技术,2008(3):27-29,79.[3]曾庆真.海拉尔盆地苏德尔构造带固井质量的影响因素及对策[J].内蒙古石油化工,2005(7):121.。

分级固井注水泥工艺技术及运用实践研究

分级固井注水泥工艺技术及运用实践研究摘要：随着我国固井工程技术的发展速度不断加快，分级固井技术发展也得到快速提升。

在石油气井固井工程施工过程当中，分级固井水泥施工工艺得到了广泛的运用，特别是在解决井漏现象以及地层压力系数较低的工程项目当中发挥出了非常重要的作用。

关键词：分级固井；注水泥；工艺技术引言：钻井工程技术快速发展的过程中广泛应用了分级固井注水泥施工，尤其是当前我国双级注水泥施工技术逐步完善的背景下，其在我国钻井工程中发挥相当重要的作用。

使用分级箍显著提升了固井成功率及其固井工程的合格率，在使用多种外加剂的过程中固井质量得到进一步提高。

1.分级箍在石油气固井工程中的应用1.1 分级箍结构在分级注水泥工艺施工过程当中，通常分为两种施工方法：第一种是非连续性的双重注水泥施工模式；第二种是连续性双击注水施工方法。

除此之外，分级箍的类型也有很多种类型，常用的尺寸包括三种：φ139.7mm、φ177.8mm、φ244.5mm。

当前我国在石油勘测企业当中相继研发和制造了分级箍模型，但是在实际的施工和下井操作当中，和国外一些比较先进的发达国家相比还有着一定的差距。

在我国某大型油田钻井企业当中，依照具体的施工需求，自行设置了相应的滑套式分级箍设置方法，一共分为了四个不同类型的型号，四种型号当中滑套式的分级箍在对油田开采施工过程当中的使用范围相对比较广泛，在油田的开发领域当中，慢慢发展成为了一套比较系统化的施工产品。

其中主要的工作原理和工作特点为：通过一级注水泥施工结束之后，再投入到第一级水泥将作为顶部施工程[1]。

1.2 工作原理和工作特点我国某大型油田钻井企业根据施工要求，自行设计了滑套式分级箍，一共设计了四个型号，即φ139.7mm、φ177.8mm、φ244.5mm 与φ339.7mm。

这四种型号的滑套式分级箍在对油田的开采过程中使用的范围很广，在油田开采领域中成为成功的系列产品。

其工作机理及工作特点为：第一级注水泥施工结束后，投入硬压塞顶替第一级泥浆，当顶替第一级泥浆完毕后进行固井碰压，接着在水泥车上或者泵房内实施放压，并且在此过程中时刻注意浮箍浮鞋的工作情况，如果其运行正常，那么投入重力塞，以保证加压开孔的顺利实施，随后，通过水泥车继续替入泥浆，以使分级箍的开孔压力控制在 4~5 MPa 范围，滑套下落时注意控制速度，不得快于每分钟60米，接着迅速将循环孔打开，循环出分级箍以上的水泥浆。

页岩气水平井固井技术研究进展

页岩气水平井固井技术研究进展页岩气水平井固井技术研究进展随着能源需求的日益增长，页岩气逐渐成为了替代传统石油天然气的重要资源。

水平井作为主要的生产工具，其固井技术成为了页岩气开发中的重要问题。

近年来，国内外学者针对页岩气水平井固井技术进行了研究，本文就其研究进展进行了综述。

一、水泥固井技术水泥固井是目前水平井固井技术的主流方案，其通过注入水泥浆将套管与井壁固定，防止井壁侵蚀和漏失油气。

然而，页岩气水平井中存在的大量细小裂缝会导致水泥浆的染浸，影响其固结力，并产生裂缝，从而使油气渗漏。

因此，国内外学者在水泥固井领域的研究主要围绕水泥改性与水泥浆稳定性。

其中，P. L. Dürig等(2015)提出了一种纳米级碳酸钙在水泥胶凝体中的应用，该技术能够形成更致密、更均匀的水泥固结体，并使固井力度提高60%以上。

另外，A. C. Boivie等(2018)研究了不同温度下水泥胶凝体的强度和耐久性，发现在较高温度下固井效果更佳。

同时，X. Chen等(2019)通过添加聚丙烯酰胺( PAA)改善了水泥浆体的流动性，并提高了固井效果。

二、环氧树脂固井技术除了传统的水泥的固井技术，针对页岩气开发中水泥固井存在的问题，环氧树脂固井技术被提出。

与水泥固井相比，环氧树脂具有更高的渗透性和粘附性，可以更好地填补井壁的裂缝和孔隙。

因此，为了提高环氧树脂固井的效果，国内外学者进行了一系列相关研究。

其中，B. Li等(2016)研究了环氧树脂固井的最佳浓度、固化时间和接触时间，提高了固井效果并减少了漏失。

同时，Q. Zeng等(2018)通过与水泥固井技术的组合应用，有效地提高了固井的完整性和耐久性。

三、石墨烯增强固井技术石墨烯具有极高的强度和导电性，其与水泥等材料的复合可以有效地加强其力学性能。

因此，石墨烯增强固井技术被提出，并取得了一定的研究进展。

例如，L. Huang等(2019)研究了石墨烯在水泥浆体中的添加量，发现当石墨烯/水泥比例为0.25%时，固井力度可提高71.6%，漏失率降低至0.8%以下。

固井水泥设计理念分析

降滤(有机土，高分子聚合物，纤维素衍生物，有机聚合物)
密度调节，堵漏，增强(普通无机矿物)
消泡(有机脂、醚、酸等) 特种(复合有机、有机化合物)

示踪(放射性元素、有机化学物)
油井水泥外加剂及其应用
减阻剂及其作用机理
功能：提高流动能力、降低摩阻，减少用水量副作用：起泡、降强(促强)、沉淀、缓凝、降滤、提切作用机理简述：
吸附—分散理论湿润—润滑作用减摩—助滑作用
改变颗粒级配，表面电化学特性，增大比表，极性结合，引力变斥力，电位差
油井水泥外加剂及其应用
减阻剂及其作用机理

典型产品：奈及聚奈系：FDN，NF，UNF(芳香族化合物) M 系：木钙，木钠，FCLS(阴离予型) 酮醛缩聚型：SXY，SAF，USZ 替换物：SMC，SMK，SMT，SMP 使用注意：
，反而严格限定）、配套性、系列性
流动性及悬浮稳定性，早强影响程度
耐温能力及范围
油井水泥外加剂及其应用
降失水剂及其作用机理
外加剂使用难点：早强剂、缓凝剂、降滤失剂多为数种化学物质的复合物或改性物，化学成分复杂，各种成分对应用环境因素响应特性不同，一种主剂难于调整全部工程性能，故对
各外加剂中有机及高分子材料与水泥浆性能的协调稳定

加量： 0.l—0.5 ％，为常规范围， W/C=0.44—0.5 ，加惰性外掺料，可提高用量适用温度范围：＞ 90℃， SXY ， FCLS ， SMT 等，上一温度段降至下一温度段，均可起缓凝作用析水控稠化曲线规整度强度无损
油井水泥外加剂及其应用
缓凝剂及其作用机理
功用：延长可泵时间，确保施工安全副作用：水质敏感性，降强，非单调性，加量指数变化，流变、降滤协调性与选择性作用机理：抑制水泥矿物组分水化速度，延缓结晶过程

固井环空水泥浆顶替流动机理研究

固井环空水泥浆顶替流动机理研究作者：孟祥龙郑智冬来源：《价值工程》2013年第20期摘要：顶替效率是影响固井质量的重要因素，顶替过程中能否将残余泥浆完全顶替对固井质量有重要的影响，为了更好地了解和掌握水泥浆顶替效率降低而引起地下窜槽对粘砂套管固井质量的影响，从粗糙表面套管井的水泥浆的顶替效率角度出发，开展了粘砂套管顶替效率的理论与实验研究，以验证粘砂套管影响固井质量程度。

Abstract： Substitution efficiency is an important factor of cementing quality. Whether can replace the residual mud completely has an important influence on the cementing quality during the process of substitution. For a better understand and master of the influence of adhesion sand casing cementing quality when decreasing the substitution efficiency of cement paste due to underground channeling， we develop the theoretical and experimental research of the adhesion sand casing substitution efficiency to prove the effect degree of cementing quality by the adhesion sand casing from the point of substitution efficiency of rough surface casing wells sement paste.关键词：固井质量；顶替效率；水泥浆；流体流动Key words： cementing quality；substitution efficiency；cement paste；fluid-flow中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）20-0070-020 引言固井质量的好坏直接影响到完成后续工艺的效果，影响油井原油采收率。

固井水泥石力学性能研究现状浅析

７０
西部探矿工程
２１００年第４期
固井水泥石力学性能研究现状浅析
汪汉花，高莉莉
（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院完井技术研究所，黑龙江大庆１３１）６４３摘要：由于井下工况和后期生产作业等使水泥环受力状态发生改变，水泥石除抗压外其它力学性能
直法接
持拉伸试验
翥
抗拉强度，ａＭＰ采用圆柱体实践，沿施加集中载荷抗剪切强度抗冲击韧件利用测定水泥试件在抗折试验机上连抗折强ａ
间接法劈裂强
度
Ｇ导法单 ’ 着圆柱体直径方向Ｂ西１轴力’ ／０一Ｔ０压机５０’
压强度会有较大增加；５其他条件相同，泥石与地层（）水岩石弹性模量较大时，泥环和岩石能更好地保护套水
管。
直接法
戥月日试七Ｌ续均匀加载条件下度，ＥＪ
断裂时的荷载
按试验设定条件制备试件，过垂向千通 Ⅺ 一１型携带斤顶加预定的法向抗剪切强应变公式剪切仪应力，然后通过水平度，ａ式计算或万能试验机千斤顶分级施加剪
中图分类号：Ｅ文献标识码：文章编号：Ｏ４５１（００Ｏ一Ｏ７一ＯＴ２Ａ１０— ７６２１）４Ｏ０５
１概述
在固井施工中，固井水泥浆被注人套管与地层之间
的环空，水泥浆要经受井下环境而最终凝固形成具有一

固井注水泥顶替效率预测计算方法研究开题报告

3.2
3.2.1
在石油固井工程中, 水泥浆对泥浆的顶替, 可以看成是宾汉流体在偏心环空中的轴向层流顶替。文献在研究两种宾汉流体顶替的轴向速度时仅是将单相流动速度简单地叠加, 其实质是假设压力梯度沿径向为常数, 文献研究宾汉流体在偏心环空中的顶替规律时, 假设顶替液(水泥浆)沿流道中心流动, 而被顶替液(泥浆)沿壁面附近流动, 这实际上是研究了两种宾汉流体的“ 环空” 流动。显然,这种流动与实际顶替情况相差甚远。许多学者已经证明, 对非牛顿流体在偏心环空中的流动, 可以用变高度的平板流模型近似研究。文献困指出, 当内管外径和外管内径的比值大于0.3时, 用变高度的平板流模型代替偏心环空中流动, 具有满意的精确度。文献进一步指出, 当环空内径与外径比值大于0.6时, 可以用平板流模型精确模拟偏心环空中的流动。
FLUENT通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到深度可压缩范围内的复杂流动。它采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT可以模拟许多工程实际问题，包括可压缩、不可压缩流动，牛顿流体、非牛顿流体，单相、多相流动，有旋、无旋流动，惯性坐标系、非惯性坐标系下的流动，有化学反应、无化学反应的流动等。同时软件还提供了许多的湍流模型、壁面处理及燃烧、传热模型等，便于针对特定问题选择。用户自定义函数液位改进和完善模型，处理个性化问题和给出合理的边界条件提供了可能。
动力：水泥浆与钻井液流动的压力梯度，活动套管引起的牵引力，水泥浆与钻井液交界面上速度差引起的牵引力以及密度差引起的浮力。
增大水泥浆动力，减少钻井液阻力，是保证两相液体流动的基本措施，而实现两相液体界面的均匀顶替和减少近壁层厚度则是提高水泥浆顶替效率所要解决的主要问题。

固井中水泥浆用量如何计算【浅谈固井水泥浆技术实践应用】

固井中水泥浆用量如何计算【浅谈固井水泥浆技术实践应用】对漏失井、低压力层段、防气窜等固井水泥浆技术难点进行了论述，总结了深井超深井水泥浆固井技术实践应用取得的进展情况，为固井水泥浆技术应用提供参考。

固井水泥浆技术实践应用0引语多年来，胜利油田几代固井人对高低压气藏、低压易漏失多压力系统等多种类型井的井况，采用了分级固井、高密度水泥浆固井、低密度水泥浆固井、防气窜水泥浆固井等十余种固井方法，应用了液压大钳上扣、铰链式套管扶正器、流变学注水泥设计以及计算机辅助设计与模拟技术等手段，充分发挥了高性能自动混浆及配套固井设备、水泥添加剂、固井工具附件及固井“三参数”实时监测系统的作用，基本满足了油田生产的需要。

1固井水泥浆技术难点1.1漏失井固井如244.5mm套管固井中，50%～80%的井都具有低压漏失层，且易垮塌，严重影响钻井速度，延长了钻井周期。

这种井的固井根据井下漏层位置、承压能力、漏失量大小来确定固井方式。

井漏失状况常见的有三类：一类在钻井过程中有渗漏的漏失层，在下套管中或固井中发生井漏，甚至较严重漏失；二类是已知漏失层，下套管或注水泥中发生井漏；三类是已知裸眼存在漏失层，且有两个以上，但漏失程度不同。

针对各个不同的漏失程度和性质，采用的固井工艺技术为：（1）“同步法”固井工艺。

对第一类，在注水泥前对套管内注入一定量的桥堵泥浆，边堵边注水泥固井，实施动态堵漏固井。

对井筒存在小漏或微漏的井，此法能达到使水泥返到设计的高度。

（2）正注反打水泥固井工艺。

这种方法主要针对漏失层的位置和压力都比较明确的单一漏失层的固井。

在这过程中要慎重抓好三个环节：找准大漏层位置和地层破裂压力；正注时要为反打水泥浆保留通道；正注反打要分步进行。

当单一漏层采用正注反打水泥时，应根据漏失层破裂压力来准确计算正注水泥浆量和反注水泥浆量。

（3）分级注水泥和正反注水泥相结合工艺。

川东地区的井，井筒存在多个漏失层，且在裸眼的上下段都有大漏层，采用分级固井结合正反注水泥工艺以第一级固井封固下段主漏层，第二级采用正、反注工艺封固上部多个漏失层及较严重漏失层，达到水泥反灌至地面。

固井水泥浆流变规律实验研究

固井水泥浆流变规律实验研究王斌斌;王瑞和【摘要】应用不同的水泥浆体系固井是解决不同地层需要的主要手段,但对其流变性规律尚缺乏系统的实验研究和理论分析.针对目前常用的4种水泥浆体系,利用流变性实验分析方法,研究了水泥浆在不同水灰比、温度和水化阶段的变化规律,建立了流变参数随温度和时间的变化关系式.结果表明,水泥浆的流变性随着水灰比的增大而得以改善,随温度的变化具有明显的区间性变化规律,但不同体系的趋势转变温度点不同,且随着水泥浆的不断水化,其流性指数减小,稠度系数增大.该研究可为优化固井注水泥设计方案提供重要的理论依据.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2010(032)002【总页数】4页(P42-45)【关键词】固井水泥浆;流变性;流变参数;温度;水化【作者】王斌斌;王瑞和【作者单位】中国石油大学石油工程学院,山东东营,257061;中国石油大学石油工程学院,山东东营,257061【正文语种】中文【中图分类】TE256Abstract:The use of different cement slurry systems for cementing is the major means meeting the requirements of different strata. However, thereis still a lack of systematic experimental study and theoretical analysis of the rheology law of it. Based on the four kinds of cement slurry systems commonly used now, using the experimental analysis of rheology, the variation of cement slurry at different water/cement ratio（w/c）, temperature and hydration stages is studied, and the correlation showing the variation of rheological parameters with temperature and time is established. It is shown that the rheology of cement slurry gets better with the increase of w/c and it is different within specifc temperature range. But different slurry systems tend to change with different temperature. When the slurry gets hydrated increasingly, the rheological parameters decrease and the consistency coeffcients increase. The study in this paper could provide important theoretical basis for the optimization of cementing design.Key words:cement slurry; rheology; rheological parameter; temperature; hydration油气井固井过程中，水泥浆的流变性能是影响环形空间顶替效率和固井质量的关键因素［1］。

固井水泥浆套管抻长量计算

s w C c S c w
m3 水泥浆体积S m3 40 S c w
c s w K . s w
c
C
c w w Kc S
c K S c w
L
7.854 m 2 L 107 4
套管长度 2200
L 自 ( L L总m ) E10 固钢
自重伸长△ 钻井液密度ρ L m m g/cm3 0.805134 计算公式： 1.2
L
m
7。套管压缩距
7。套管压缩距
下缩距△L 自由段套管长封固段套管长套管总长L总 m L自 m L固 m m 0.254880952 500 1700 2200
ρ ρ ρ
s ——水泥浆密度；g/cm c ——水泥密度，g/cm
3 3
；
；
3
w ——配浆水密度，g/cm
。
钢材弹性系 6 (2.1×10 kg/cm2)=2100000
数
K
P P 地
基

n Q 0 基
P
4

Q W
B H 1 2
F F
P P 基地 B B 2 1
(
F 2

F 1
)

P 基 B 3
4
F 2
F 1

7???llm10?mllell总钢固自??下缩距lm自由段套管长l自m封固段套管长l固m套管总长l总m0
固井水泥量、套管伸长、压缩距计算
计算公式： 1.水泥量计算水泥量C t 52.74418605 计算公式： 2.水量计算水量W m3 23.25581395 计算公式： 3.水灰比水灰比K m3/t 0.440917108 计算公式： 4.已知水灰比求水泥量水泥量C t 52.74418605 计算公式： W 5.已知水灰比求水量水量W m3 13.38688086 ? 计算公式： 6.套管自重抻长水量W

分级固井注水泥工艺技术研究与应用

分级固井注水泥工艺技术研究与应用对分级固井注水泥技术从固井工具选用、工艺流程、技术应用等方面进行研究分析，建立分级箍合理安放位置的计算式，现场应用效果显著。

标签：分级固井；注水泥；分级箍；固井技术固井技术是钻完井过程中重要的技术环节，固井质量的好坏直接影响着后续的油气开采作业。

分级固井注水泥工艺技术常用于解决水泥封固段长、地层压力系数低、固井过程井漏现象严重等问题。

1 分级固井注水泥流动过程理论1.1 分级固井注水泥工艺描述①非连续打开式双级注水泥工艺：将分级箍按设计位置接于套管串，并送入预定位置；循环泥浆以清洗井壁；注入前置液；注入一级水泥浆；投入碰压塞来顶替泥浆；碰压，放回压，检查回压凡尔；释放重力塞；鳖压打开循环孔，循环泥浆，第一级注水泥结束。

第二级注水泥流程与上相似；②连续打开式双级注水泥工艺：a 机械式分级箍：将机械式分级箍按设计位置接于套管串，并送入预定位置；清洗完井壁后注入前置液；注入一级水泥浆；释放挠性塞，开始顶替分级箍以下管内的泥浆；释放重力塞，替分级箍以上管内的泥浆；碰压后，憋压打开循环孔，循环钻井液；注入隔离液，注入二级水泥浆，释放关闭塞，替泥浆碰压，关闭循环孔；放回压，检查循环孔性能；候凝。

b 压差式分级箍：与机械式分级箍注水泥的工艺流程相似，不同在于無需使用打开塞或重力塞来打开循环孔，而是根据压差来打开循环孔；③双级连续注水泥工艺：机械式分级箍：将分级箍按设计位置接于套管串，并送入预定位置；清洗完井壁后注入前置液；注入一级水泥浆；释放碰压塞，顶替分级箍以下的水泥浆；释放打开塞；注入前置液，注入二级水泥浆，释放二级碰压塞，顶替水泥浆，碰压时关闭循环孔；候凝。

压差式分级箍：与机械式分级箍注水泥工艺相似，不同在于无需使用打开塞或重力塞来打开循环孔，而是根据打开套两端的压差打开循环孔。

1.2 分级注水泥流动过程描述第一级注水泥初始阶段，水泥浆注入套管内，与之前流动的钻井液之间形成密度差，从而产生压差。

基于固井水泥浆的水化规律研究与探讨

这些不同的组成，不同的比例和水在不同的条件下
１固井水泥浆简介
一
进行水化，会产生不一样的组成以及不一样的泥石的性能的主要因素。和水混合在一起的水泥
２１７ｏ中阖高０２０新技术企业７
实验的准备中，要备足的材料包括适应于油井的水泥、粉煤灰、矿渣子，主要原料的主要成分涉
及到以下几种：ＳＯ、Ａ３ａ、无水氯化钙、水ｉ２１０、Ｃ０２等物质。
３２实验方法介绍．
化的温升峰值的速度同温度成正比，随着时间变
（）４
钙，在添加量从Ｏ０１２，水化温度的峰值从到．０时４ ℃变成了６ ℃，时间上也缩短了３０９ｌ３分钟。
３５实验结果分析．
．（）Ｈ５
３实验研究
３１实验原料准备．
从实验的数据分析中，我们获知：基本上，水
量也会对井下的旖工工具产生影响，会使水合物结构遭受到破坏，从而可能引起井眼变大，水气混合，甚至导致沉积物强度受损，引起海底世界的地质灾难等。水泥浆水化的过程其实就是固井过程，如何正确地认识固体水泥浆的水化规律并且掌握规律的演变是固井工程的关键，这也将影响固井工程的进度。本文将采用直接测量的方法，研究固井水泥浆在不同条件下的数据规律并对其进行分析，旨在研究固井水泥浆的水化规律和水化机制，为我国的固井工程提供数据和学术上的支撑。

内管固井作业解读

15
2、计算实例

30“导管固井示意图
转盘面@m 泥线深度@m 0 73

例题1.某自升式钻井平台，在水深40米的某区块钻探一口探井, 转盘面至海平面气隙33米， 36"井眼设计钻至143米， 30"套管入泥69米，试计算固井水泥浆量和顶替量。（已知条件：以上深度均从海平面算起，30"固井裸眼附加 250%，内管采用5"钻杆，钻杆内容积为0.0583bbl/m， 30"×36"井眼环空容积为 1.2622bbl/m。说明：上述数据可从钻井设计以及相关工具手册查知。）
名称
3 0 " C sg 3 6 "OH & 30 "Cs g 5 "DP 5"H WDP 裸眼附加量
环空裸眼附加量反算井径 , 相当于井径 i n
水泥浆组成及性能水泥浆组成水泥 J H"G" 水泥浆性能密度造浆率混合水计算套管内水泥塞容积套管与裸眼环空容积裸眼附加量水泥浆总量纯水泥用量 18 3 6 .9 9 66 混合水用量添加剂需要量 (单位 :千克 ) 混合水准备量 21 7 .4 0 .30 % 1 .60 % X X 1 72 1 .8 1 72 1 .8 bbl = X 42 .6 4= X 42 .6 4= 34 .57 22 0 1 17 5 = ( ( 7 1.7 1 16 .1 -1 7 1.7 1 1 6.1 1 ) X ) X ) X 0.0 2 87 0.0 5 69 2.4 9 86 = = = = 1 .0 0 2 .0 9 6 .6 1 3 .7 3 1 3.4 2 b b ls b b ls b b ls b b ls b b ls 当量密度 (g /m l) m 3, 相当于纯水泥量 17 2 1.8 sk 7 3 .42 ton 1 5 63 .4 X 5 .30 3 ÷ ÷ 1 .1 75 42 = = = 1 5 63 6 6.7 1 97 .4 3 1 .39 sk ton b b ls m3 ( ( 1 40 .11 1 40 .11 13 0 .1 1 7 1 .7 ) ) 2 5 0% × × × 2 .4 98 6 1 .2 62 1 8 6 .3 4 = = = = = 2 4.9 9 8 6.3 2 15 .9 3 27 .2 1 8 37 b b ls b b ls b b ls b b ls cu ft 15 .86 1.1 75 5.3 03 pp g c uft/sk g al /sk 海水 S /W 4 6 .9 2 % B W OC 早强剂 CA 9 01 S 1 .6 0 % B W OC 0 .30 % 消泡剂 CX 6 2L B W OC 140 195

固井现场水泥浆性能监测应用研究

ｅｃｆｌｃｍｅｔｎｌｒｙｑａｉｎｔｅｗｅｌｃｍｅｔｇａｅｃｒｉｄｏｔｈｏｇｅｃｏｃｆｉｅｅｔａｅｓａｄｄｆｒｎｉｄｆｎｅｏｌｅｎｉｇｓｕｒｕｌｙｏｈｌｅｎｉｒａｒｕｒｕｈｔｈｉｅｏｆｒｎｒａｎｉｅｅｔｎｓｏｗｅｔｎｅｔｈｄｆｆｋ
由于中原油田地质结构和地层条件复杂（如深井、温、高高压、高矿化度）因此在固井设计及施工，中对水泥浆的稠化时间要求非常严格。要求稠化时
而有些层段因长期注水，成异常高压造成钻井和形
固井过程出水，响固井质量。影
析。
水泥浆稠化时间对固井质量的影响研究
１水泥浆稠化时间
，ｒ缓凝水泥浆稠化时间）１７（凝水泥浆（＞．Ｔ快６
稠化时间）
这样，当快凝水泥浆初凝时，凝水泥浆还保持缓
大于静水压力的有效压力。加上快凝水泥内部阻力的快速增长，有效防止油气水窜。能如果设计或实际应用的水泥浆性能达不到要求，固井后发生油水气窜的可能性较大。在监测分析中，对固井水泥浆性能指标进行了
固井质量的提高是一个系统的工程，及到区涉
块地质特点、钻井设计、井施工过程、钻固井设计、固井施工过程等许多因素。固井水泥浆是固井设计的

固井水泥车载密度计原理研究

高新技术
固井水泥车载密度计原理研公司。江苏扬州２２５１０１）
２．２密度变送器密度变送器的主要功能是对于传感器产生的振动频率信号进行转换与运算，形成密度显示，以信号形式进行输出。密度变送器不仅可以实时的反映测量时水泥浆密度值，还能够将传感器中传递而来的密度信号转换成计算机标准信号，使计算机可以准确识别这些信号，之后再向混浆计算机中进行输送。２．３水泥车载密度计在这一水泥车载密度计中，使用的传感器是双ｕ型。为了使双Ｕ型管的刚性降低，在设计中将之设计成弯曲状，相较于直测量管【关键词】固井水泥；车栽密度计；科里奥利理论；Ｕ型管传而言，这一形式的测量管可以设置为更厚的管壁，具有更强的抗腐感器蚀性与耐磨损性。另外，双ｕ型管可以使管道对外环境中产生的振动干扰敏感度降低，对于相位差之间的测量来说极为便利。在油田开采过程中，固井施工是钻井作业中重要的工作内容，３固井水泥车载密度计工作原理是保证油气顺利、安全开采的重要措施在进行油田钻井固井施工３．１Ｕ型管密度计工作的基础理论中，水泥浆的密度是极为重要的工程参数，对施工质量有决定性影在ｕ型管中，流体具有固定的体积，不会因为在管道流动或管响。因此，在固井施工中，需要利用固井水泥车载密度计对水泥浆位置的变化而发生改变，因此介质在进行质量改变时，只能通过对密度展开持续而精确的监测，为固井施工的安全、顺利、高效开展介质密度加以改变的途径加以实现。基于流体密度和质量之间的关提供保障，提高施工技术应用水平，同时也是油田开采中现代化管系，在ｕ型管中，可以利用管内介质具有的质量大小显示介质密度理实现的必然要求。本文以某石油公司采用的ＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ非放射大小。在科里奥利理论基础上研制的ｕ型管密度计在进行测量时，性低压科氏力密度计为例，对固井水泥车载密度计的结构组成进行就是以ｕ型管本身具有的材质刚性、介质质量与振动频率间的关系介绍，对其工作原理进行探究，同时对于固井水泥车载密度计在使为基础的。在测量时，ｕ型管本身具有的材质刚性是固定不变的，用中存在的误差进行分析。因此，ｕ型管产生的振动频率变化唯一的来源就是管内充斥的介质１固井水泥车载密度计概述密度或质量发生的变化。在进行测量时，在驱动线圈的作用下，ｕ在传统的固井作业中，人工测量方法和放射性密度计是最为常型管会按照相应的频率发生振动，如果管内介质密度变大，振动频用的固井水泥车载密度计。虽然人工测量方法测得的水泥浆密度数率就会减小；如果管内介质密度变小，振动频率就会升高。管内介据最为稳定，但是却不能实现实时性、动态性测量，不能持续的对质的密度和ｕ型管的振动频率呈正相关。在使用前，先用水及空气水泥浆密度进行监测，且在测量过程中存在较大的主观性。放射性对ｕ型管展开密度标定工作，密度与其振荡周期之间呈现出规则的密度计存在无法满足测量精度要求、水泥浆体系对测量结果影响较函数关系。大、测量的参数过于单一等缺点，往往不能实现实际施工中对于水３．２双ｕ型管传感器的工作原理泥浆密度的准确测控需要。另外，这一密度计中存在放射源，导致在双ｕ型管形式的传感器中，ｕ型管进行周期性的微小振动主这一密度计在使用过程中在存在较多缺陷。基于这一情况，研究人要是由电磁方式进行驱动，相当于ｕ型管以固定轴为中心，以周期员以科里奥利理论为依据，在此基础上研制出震荡管式流体密度计，性改变的旋转方向呈上下周期性旋转，对ｕ型管的出入口位置进行有效避免了其他水泥浆密度监测方法在施工实际中存在的各种缺法兰固定，从而构建固定轴为型管出入端的振荡体系。陷，在现阶段固井施工中具有可靠性强，稳定性高等特点，是目前固井中的工作液在循环泵的泵送作用下进入到ｕ型管中，充满应用较为广泛的水泥密度监测方法。整个ｕ型管后，振荡系统的质量发生相应变化，导致系统固有的振２固井水泥车载密度计结构组成及功能实现荡频率发生改变。利用对Ｌ型管的振荡频率进行监测时采集到的相某石油公司在石油开采过程中使用的固井水泥车载密度计是关数据，就可以对固井过程中加入的工作液进行准确的密度测定。ＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ非放射性低压科氏力密度计，这一密度计主要包括对４Ｕ型管密度计进行水泥浆密度测量过程中存在的误差密度进行测定与处理的ｕ型管传感器与变送器两部分结构组成，具在ｕ型管中，驱动力作用点的偏移问题、材质不均匀问题和几体结构如图１所示。何尺寸不严格对称等问题，常会导致ｕ型管发生扭振，这是在传感器系统的误差范围之内的。在交付及安装前，同井水泥车载密度计往往会通过水及空气展开密度标定。当型管中充满空气时，对传感器展开相应的测量操作，将这一操作过程中产生的周期作为密度标定的系数Ｋ，在进行标定过程中，空气的密度作为密度标定系数Ｄ。以同样的方式进行清水的标定操作，记取ｕ型管在充满清水时的振动周期Ｋ及清水密度Ｄ，。则这一ｕ型传感器对管内不同流体的密度形成的响应可用／Ｄ、Ｋｂ／Ｄ，表示。因此，对于传感器系统中存在的误差，可以利用对传感器进行精确标定的方法加以消解，使误差保持在允许范畴以内。参考文献：图１某公司固井水泥车载密度计的Ｌ型管传感器与变送器部分实物图『１１叶纪东一种新型固井水泥车及其固井作业操作要求＿『１ｌ石油天然２．１密度传感器气学报，２０１１（６）．在这一密度计中，密度传感器是在混浆系统中的二次循环线路２］于永金，靳建洲，等．高温深井固井水泥浆稳定性探讨Ｕ】ｌ西部探矿工上进行安装的，主要包括核心处理器、电阻温度检测器（ＲＴＤ）、检［