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井筒的完整性是保证油气井安全生产的前提。地层与水泥环的材料性质会影响井筒的力学状态,但是目前相关研究资料并不多。通过建立地层-水泥环-套管的力学模型,应用弹性力学理论,推导在地应力场中井筒第一、二界面的接触压力。引入压力传递系数概念,分析了水泥环和地层的弹性模量、泊松比对套管与水泥环力学状态的影响规律。结果表明,具有较大弹性模量与泊松比的地层有利于降低井筒载荷。推荐固井选用高强度、低弹性模量、小泊松比的水泥浆体系来提高井筒完整性。该研究成果对基于材料性质提高井筒完整性具有一定的参考意义。 相似文献
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《长江大学学报》2020,(2)
水泥封固段长度对固井胶结面水力密封能力有不可忽视的影响,研究其影响规律有助于科学设计水泥返深,确保油气生产安全。选用南海某油田固井水泥浆体系,开展了水泥环岩石力学参数测试与水泥环胶结面CT扫描测试,基于自研的水泥环密封完整性评价装置,运用气窜法测试了高温高压养护条件下不同封固长度水泥环的水力密封能力。试验结果表明,在水泥环本体未发生破坏条件下,水泥环胶结面为气体的主要窜流通道;在同等养护及受力条件下,随着封固段长度的增加,气窜压力逐步增大。拟合了气窜压力随封固段长度的关系式,并针对封固段长度为1m条件下的模拟套管-水泥环-地层系统进行了模拟声幅测井,测井结果显示试验所测试的水力密封能力数据有效,进一步验证了固井胶结面为气窜的主要通道。该研究对指导高温高压井水泥返深设计具有一定的指导意义。 相似文献
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为了分析连续注采工况下地下储气库井筒水泥环的受力与变形规律,基于弹塑性力学的基本原理,以套管-水泥环-围岩组合体为研究对象,结合温度、孔隙压力及地层远场应力等影响因素,推导出注采工况下受内外压作用的水泥环的弹塑性应力和位移的解析解。实例计算表明:注气中水泥环会发生塑性变形,内外壁面径向接触应力随内压非线性增加;注采中的井筒温度和孔隙压力变化是影响水泥环受力的重要因素;水泥环弹性极限内压随温度的降低和孔隙压力的增大而增大;水泥环与套管、围岩的径向接触应力随温度的升高和孔隙压力的增大而增大。研究成果为优化储气库运行参数、控制"微环空"的产生提供了技术支持。 相似文献
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针对储气库井的油-套环空异常带压问题,建立注入氮气柱的密闭环空数学模型,综合分析了在压力、温度影响下密闭环空的压力变化情况.对储气库井注气过程和采气过程中的环空压力进行分析计算,研究了环空氮气柱长度、注采过程中油管温度和压力等因素对油-套环空压力的影响规律.结果表明:环空注入一定长度的氮气能有效缓解储气库井环空带压问题;氮气柱越长,套压值越低,当氮气柱长度超过100m时,套压变化越来越小,环空氮气柱长度范围宜选取100～200 m,初始氨气注入压力为2 MPa;油管压力和温度变化影响环空套压值,其中温度是主要影响因素,使用隔热材料,有助于减小或防止注采过程中由于油管温度升高引起的环空压力升高. 相似文献
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《油气储运》2020,(9)
深水浅层钻井过程井筒内生成水合物会影响作业安全,需要对井筒环空内水合物形成范围和程度进行预测分析。以南海陵水气田某开发井为例,基于CSMHyK水合物动力学模型和OLGA多相流流动方程,建立深水钻井水合物形成数值模拟方法,计算多种工况下井筒温度-压力场,引入过冷度密度表征水合物形成可能性,预测了井筒环空水合物形成范围和程度,分析了钻井液排量、入口温度、密度及浅层气储压的参数敏感性。结果表明:在设定的工况条件下,泥线附近的隔水管环空具有水合物形成风险,水深800～1 000 m的环空内水合物形成量最多;钻井液排量越小,入口温度越低,水合物形成风险越大,危险管段的水合物生成量超过40 kg/m3。选取过冷度密度、水合物生成井段长度、生成总量及峰值速率作为评价水合物生成情况的特征值,建立井筒水合物风险水平量化分析方法。研究结果可为深水浅层钻井过程水合物的防治和钻井方案的优化设计提供理论指导。(图6,表4,参27) 相似文献
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霍101井位于准噶尔盆地霍尔果斯背斜,完钻井深3250m,该井在三、四开段安集海河组及紫泥泉子组选用高密度油基钻井液体系,属于典型的高压油气井,实钻过程中钻井液密度达到2.55g/cm3,在高密度油基钻井液井筒中进行技术套管固井施工存在环空顶替效率低;隔离液对环空一、二界面清洗效果差;水基隔离液与高密度油基泥浆混浆流动性差;固井液和设备保温难;固井过程中裂缝漏失风险大等难点。为了确保固井顺利和良好的固井质量,在分析了相关难点基础上,优化了井身结构设计,采用"黏性推移"工艺配制了具有较高黏度和切力的黏性隔离液,并于室内对隔离液做了沉降稳定性及相容性试验,通过优选外加剂和加重材料配制了平均密度高达2.62g/cm3的超高密度水泥浆,首次在高密度油基钻井液环境下应用,通过现场施工,经测井评估,固井质量达到了优质。 相似文献
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固井后套管-水泥环-地层会形成一个胶结体,即固井屏障。固井屏障在油气井生产过程中,要受到各种载荷的作用,会导致固井屏障密封系统失效。为保证井筒的完整性,目前主要的解决办法是使用胶乳水泥浆体系,但是该体系有一个较大的缺点就是用量大、费用高。室内通过优选增韧材料GBS-51,其质量分数在2%~5%变化时,水泥浆性能能够满足常规固井作业的要求。为了能够在有效保证固井屏障良好完整性的情况下,降低生产作业成本,将GBS-51与胶乳复配(其中胶乳仅起到偶联剂的作用,用量较少),成功构建了一套高强韧性水泥浆体系,试验结果表明:该韧性水泥浆体系能够有效地控制成本,且适用温度范围广,可以满足不同井底温度的固井作业,形成的水泥石韧性以及其他物理特性优良,有利于保障井筒完整性。 相似文献
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塔河油田石炭系存在盐膏层,由于其具有蠕变特性,造成下套管固井作业安全时间少、形成水泥环质量差以及固井水泥浆性能被破坏等问题,这些难题严重影响了该油田勘探开发的进展。目前,塔河油田开发过程中遇到的最大问题是石炭系盐膏层所造成的固井质量难题。针对上述问题,提出一套适合于塔河油田盐层井的φ206.4mm尾管固井技术,即利用φ206.4mm尾管封隔盐层,下尾管前计算下套管固井的安全时间,对原有井眼进行扩眼施工来提高下套管固井的安全性,应用高抗盐水泥浆解决由盐层的溶解造成水泥浆性能不稳定的问题。通过现场应用表明,该固井技术可以消除盐膏层蠕动给固井作业带来的危害。 相似文献
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高温高压气井的固井是一个世界级难题,高温高压条件下固井存在水泥浆难以有效压稳地层、容易发生气窜等问题,造成高温高压井段固井质量差,进而影响井筒完整性,不利于气田的高效开发。其中一个原因系固井首尾浆不同体系之间相互接触易发生污染,从而导致水泥浆性能变差,对此通过设计采用了三胶塞固井水泥头装置,利用上、中、下3个胶塞有效地将前置液、首浆、尾浆及后置液相互隔开,减少接触时间和接触面积,有效地保障了水泥浆的性能,实际应用后固井质量明显提高,确保了海上高温高压井的井筒完整性,为后续高温高压井的勘探开发提供了技术基础。 相似文献