膨胀水泥浆的研究与应用

论文摘要

在油气井完井固井作业中,普通硅酸盐油井水泥水化凝结硬化过程中存在较高的自缩和失水,造成水泥环与地层套管之间胶结质量差,影响固井质量。为此,通过研究选择晶体生长型膨胀材料,加入抗高温胶乳水泥浆体系中,实现在水泥不同水化阶段(塑性状态饱和凝固后期)保持稳定的体积膨胀,使其具有良好的适用性、配伍性和膨胀时间的协调性,应用于深层油气固井过程中,提高抗气窜能力和胶结质量。通过实验,研究对加入不同量膨胀剂的水泥浆的流动度、游离液、失水、稠化时间、流变性、抗压强度、胶结强度、渗透率、抗冲击、水泥石体积变化以及防气窜等进行评价,优选膨胀剂的最优加量范围。现场应用,膨胀水泥浆各项现场性能参数数据与室内实验所得数据符合程度较高,通过声波变密度检测,两界面胶结良好,固井质量优良。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 水泥浆膨胀作用机理
• 1.1 水泥浆水化反应机理
• 1.1.1 油井水泥的组成
• 1.1.2 油井水泥的水化机理
• 1.1.3 水泥浆体积收缩
• 1.1.4 水泥浆体收缩对水泥石孔隙结构的影响
• 1.2 水泥浆体膨胀作用机理
• 1.2.1 膨胀过程遵循的结晶规律
• 1.2.2 膨胀水泥在硬化过程中体积形变的结晶压理论
• 1.2.3 影响膨胀剂性能的因素
• 1.2.4 水泥石的膨胀行为与应力匹配
• 第二章 膨胀水泥浆体系的研究
• 2.1 膨胀材料的选择
• 2.1.1 膨胀材料的反应机理
• 2.1.2 膨胀量的测定
• 2.2 膨胀剂的加量对水泥浆性能影响
• 2.2.1 膨胀剂的加量对水泥浆流动度的影响
• 2.2.2 膨胀剂的加量对水泥浆游离液的影响
• 2.2.3 膨胀剂的加量对水泥浆失水量的影响
• 2.2.4 膨胀剂加量对水泥浆稠化时间影响
• 2.2.5 膨胀剂加量对水泥浆流变性的影响
• 2.2.6 膨胀剂的加量对抗压强度的影响
• 2.2.7 膨胀剂的加量对胶结强度的影响
• 2.2.8 膨胀剂对水泥石渗透率的影响
• 2.2.9 膨胀剂加量对水泥石体积变化的影响
• 2.2.10 膨胀水泥浆防气窜评价实验
• 2.2.11 水泥浆抗污染实验
• 第三章 现场试验
• 3.1 现场试验基本情况
• 3.1.1 未加入膨胀剂的水泥浆
• 3.1.2 加入膨胀剂的水泥浆
• 3.2 试验井基本情况
• 3.2.1 徐深28 井现场试验
• 3.2.2 徐深231 井现场试验
• 3.2.3 固井质量评价
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要