水泥石力学性能与井下工况条件适应性研究

论文摘要

水泥石的力学性能决定了水泥石的承载能力和变形能力,是影响水泥环胶结、封固质量的重要参数指标。当载荷超过水泥胶结强度及水泥石强度时,将导致水泥与套管胶结界面的破坏或水泥环本体破坏,形成微间隙造成封固失效。因此,开展水泥石力学性能变化规律的研究,分析和评价不同施工过程中水泥环与套管整体受外载荷作用的力学关系及水泥环对套管的保护作用,对于指导水泥浆体系设计,各施工参数优化设计等问题具有重要的意义。本文以现有研究成果为基础,以油田常用的油井水泥及外加剂为研究对象,通过大量的实验测试和分析,系统地研究了影响水泥石强度特征及变形特征的因素及在各因素影响下对水泥石力学性能的影响规律,探索了改善水泥石变形能力的途径;建立了不同工况载荷条件下套管-水泥环的承载能力、抗挤强度的相关力学分析模型。通过模型对本文所给水泥浆体系对井下工况的适应性做了详细分析,为井下施工合理数值和水泥浆体系的选择提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 原浆水泥石力学性能研究
• 1.1 原浆水泥石抗压强度的研究
• 1.2 原浆水泥石应力-应变关系的研究
• 第二章 外加剂作用下水泥石的力学性能研究
• 2.1 分散剂SXY 对水泥石力学性能的影响
• 2.1.1 分散剂SXY 对水泥石抗压强度的影响
• 2.1.2 分散剂SXY 对水泥石应力-应变关系的影响
• 2.2 降失水剂ZC-11 对水泥石力学性能的影响
• 2.2.1 降失水剂ZC-11 对水泥石抗压强度的影响
• 2.2.2 降失水剂ZC-11 对水泥石应力-应变关系的影响
• 2.3 早强剂CA9035 对水泥石力学性能的影响
• 2.3.1 早强剂CA9035 对水泥石抗压强度的影响
• 2.3.2 早强剂CA9035 对水泥石应力-应变关系的影响
• 2.4 膨胀剂BPX-11 对水泥石力学性能的影响
• 2.4.1 膨胀剂BPX-11 对水泥石抗压强度的影响
• 2.4.2 膨胀剂BPX-11 对水泥石应力-应变关系的影响
• 2.5 硅砂对水泥石力学性能的影响
• 2.5.1 硅砂对水泥石抗压强度的影响
• 2.5.2 硅砂对水泥石应力-应变关系的影响
• 2.6 多种外加剂联合作用下对水泥石力学性能的影响
• 2.7 单轴应力条件下水泥石强度与弹性模量的关系
• 第三章 井下工况及载荷对水泥石力学性能的影响
• 3.1 三轴应力下水泥石的力学性能
• 3.2 套管试压对水泥环力学性能的影响
• 3.3 憋压对套管与水泥环力学性能影响分析
• 3.3.1 憋压时套管水泥环力学模型
• 3.3.2 憋压撤出后对水泥环的影响
• 3.4 地应力作用对套管水泥环力学性能的影响
• 3.4.1 地应力对水泥环和套管影响的力学模型
• 3.4.2 外加剂作用下地应力对水泥环和套管的影响
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要