天然气井环空带压原因及防治措施初步研究

论文摘要

随着我国天然气资源的勘探与开发力度加大,在塔里木、川渝、大庆庆深、吉林长深等气田均出现了较严重的天然气井环空带压现象,不但影响了气井的后期施工,而且为气井的生产带来了安全隐患,造成了不必要的人力、物力和财力损失。为此,拟对天然气井环空带压进行文献资料分析研究,以期明确环空带压的影响因素；开展水泥石力学性能实验研究,以期观察、评价和分析失效原理；根据现场实践结果,初步提出天然气井环空带压的预防和治理措施,以期为保证天然气井的完整性和天然气资源的顺利开采提供科学治理的参考依据。本文从井下管串的密封失效、固井时顶替效率不佳、水泥浆体系及配方设计不合理、水泥环完整性破坏四个方面分析了天然气井环空带压的原因。在室内应用美国千德乐仪器公司6265型水泥石机械性能分析仪评价了不同体系水泥石的力学性能,为选择合适的水泥浆体系封隔不同的井段提供了科学依据；应用6265型水泥石机械性能分析仪和三轴岩石力学测试系统考察了温度和压力对典型配方水泥石力学性能的影响,找出了其影响规律,这为设计与地层相匹配的水泥石力学性能提供了有效的测试与评价分析手段。实验结果表明：常规水泥石表现出典型的脆性特征,单纯追求高抗压强度不利于保持水泥环完整性；降低水泥石扬氏摸量和增大泊松比有助于维持其完整性；对水泥石的韧性化改造有助于减少水泥环失效。根据环空带压的原因分析,结合现场实践效果,从井下管串的密封性、提高顶替效率、设计合理的水泥浆(石)体系及配方、选择合适的固井工艺及工具等四个方面,提出了一套天然气井环空带压的预防措施；根据处理环空带压的难易程度,初步提出了一套天然气井环空带压的治理措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环空带压研究目的及意义
• 1.2 国内外天然气井环空带压研究现状
• 1.2.1 国内外天然气井环空带压情况
• 1.2.2 天然气井环空带压的危害和特点
• 1.2.3 国外天然气井环空带压研究现状
• 1.2.4 国内天然气井环空带压研究现状
• 1.3 环空带压的技术路线及主要研究内容
• 1.3.1 技术路线
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 环空带压原因分析研究
• 2.1 井下管串密封失效分析
• 2.2 固井时顶替效率不佳分析
• 2.3 水泥浆体系及配方设计不合理分析
• 2.4 水泥环完整性破坏分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 水泥石力学性能实验研究
• 3.1 不同体系水泥石的力学性能评价
• 3.1.1 低密度水泥浆的力学性能评价
• 3.1.2 常规密度水泥浆的力学性能评价
• 3.1.3 加入弹性材料水泥浆的力学性能评价
• 3.2 温度压力对水泥石力学性能影响规律研究
• 3.2.1 温度对水泥石力学性能影响规律研究
• 3.2.2 压力对水泥石力学性能影响规律研究
• 3.3 本章小结
• 第4章 环空带压防治措施研究
• 4.1 环空带压预防措施研究
• 4.1.1 油管和套管的有效密封
• 4.1.2 提高顶替效率
• 4.1.3 设计合理的水泥浆（石）体系及配方
• 4.1.4 选择合适的固井工艺及工具
• 4.2 环空带压治理措施研究
• 4.2.1 监测
• 4.2.2 诊断与判别
• 4.2.3 干预与介入
• 4.2.4 修井和挤入压力激活密封剂
• 4.2.5 打塞与弃井
• 第5章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果