主题发言1—水泥环密封改造与固井技术展望报告(中石油钻井院-齐奉忠)精选.ppt

* * * * * * * * * * * * 优点 能修复微间隙，内水泥环开裂和其他油气窜流通道 对水泥环的水力密封性能有自修复作用 降低补救和损失油气的成本，延长油气井的开采寿命 应用 作为领浆和尾浆 能应用于生产油、凝析油气、天然气，或油气混合物 能应用于打水泥塞和废弃井 出现井口带压时提高整个油气井生产期间井口的保护 自密封或自修复水泥 三、提高水泥环完整性的措施探讨 * 报告提纲 一、提高水泥环完整性的重要性 二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素 三、提高水泥环完整性的措施探讨 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 1、现代固井技术面临形势 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 2、现代固井技术存在问题 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 复杂井一次作业成功率有待提高 提高固井一次作业成功率，是确保工程技术安全的关键，是提高固井质量的保障，省略后期补救作业 复杂层间有效封隔能力不强 实现层间有效封隔，是后续安全钻井的保障，是提高开发效益的保障 长寿命封固质量无法完全确保 固井的长期封固质量是延长油气井寿命的关键，是提高单井综合经济效益的关键 核心问题：密封完整性 结构完整性 腐蚀完整性 * 密封完整性 结构完整性 腐蚀完整性 基础理论研究 功能性水泥浆体系 配套工艺技术 功能性固井工具 3、未来固井技术发展方向 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 3、未来固井技术发展方向 紧密堆积优化水泥浆设计及技术应用 环空带压理论模型建立及技术应用 水泥环不收缩及弹塑性改造 固井技术的信息化、智能化、集成化、个性化 实现三个完整性的四个主体方向 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 3.1 紧密堆积优化设计水泥浆 对于和水泥密度接近的矿物微粉，其最佳的掺量为18～27% f(z=x/t)=0.7(1-Z)+0.3(1-z)12 松散效应函数 g(z=t/x)=(1-z)1.3 墙壁效应函数 （1）一个多相体系由n级颗粒组成，每相颗粒具有一个粒级 （2）每相（级）颗粒在其它相（级）颗粒存在时的最大密实度已知 （3）不同粒径颗粒间的交互作用通过壁效应和松开效应考虑（4）不同堆积过程的压实程度通过压实指数K来反映 （1）Aim和Goff模型 （2）固体悬浮模型 （3）可压缩堆积（CPM）模型 紧密堆积理论发展历程 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 堆积模型示意图 含水化膜颗粒的紧密堆积 提高单位体积水泥浆中的固相含量 有效降低/增加水泥浆密度 降低水泥石收缩 提高水泥石的强度 滚珠效应改善流变性 3.1 紧密堆积优化设计水泥浆 紧密堆积设计水泥浆的优点 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 3.1 紧密堆积优化设计水泥浆 主要攻关内容 多组分固井水泥浆紧密堆积模型研究 紧密堆积功能性材料研究 超高密度水泥浆体系研究及现场应用 超低密度水泥浆体系研究及现场应用 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 固井防窜技术研究主要经历的三个阶段 天然气井窜流模式 3.2环空带压理论模型建立及技术应用 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 3.2环空带压理论模型建立及技术应用 水泥浆胶凝失重数学模型的建立 油气井长期生产条件下，水泥环缝隙发展和窜气发展数学模型的建立 窜流模拟装置建立与评价方法建立 预防及处理环空带压的综合措施及技术方案 关键技术问题： 将油气井窜流模型由现有的定性化评价向定量化评价转变 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 3.2环空带压理论模型建立及技术应用 环空带压主要影响因素研究 压力、温度变化对水泥石胶结性能的影响研究 胶凝失重数学模型建立 防窜评价装置设计与评价方法研究 防止环空带压水泥浆体系方案研究 预防及处理环空带压的综合措施 单井防窜的个性化设计 主要攻关内容 三、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 3.3 水泥环不收缩及弹塑性改造 水泥环损坏情况 微环隙 微裂缝 水泥环的固有力学特性 体积收缩导致层间胶结失效 应力变化导致水泥环发生损伤 水泥环损坏情况 微环隙 微裂缝 微环隙 水泥石的力学性能表现为脆性，对水泥石中添加柔性材料进行改性是提高其力学性能的最有效手段 水泥浆体的水化收缩(HVR)是其固有特性。研究结果表明，在养护120小时后，HVR超过5%，其中内部体积收缩则占HVR的99.85% 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向 * 关键技术问题 3.3 水泥环不收缩及弹塑性改造 脆性改造材料技术 防止收缩