【導(dǎo)讀】成、具有良好地層封隔能力的水泥環(huán)的過程稱為固井。水泥環(huán)的主要目的是保護(hù)。水向地表竄及層間相互竄移。壽命,提高采收率以及合理開發(fā)油氣資源的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著鉆井新技術(shù)的發(fā)。固井技術(shù)和質(zhì)量的要求日益提高。固井工程中的常規(guī)水泥漿體系容易造成水泥石。油氣產(chǎn)量，嚴(yán)重者油氣井根本無法實施后期開發(fā)增產(chǎn)措施。變化，改變水泥環(huán)應(yīng)力應(yīng)變，可能界面膠結(jié)破壞，出現(xiàn)微環(huán)隙。管與井壁巖石兩種剛體之間發(fā)生塑性流變，可能破壞整個水泥環(huán)的力學(xué)完整性，影響環(huán)空封固質(zhì)量?，F(xiàn)象，致使水泥漿低返，輕者返高達(dá)到不要求封不嚴(yán)地層，重者因環(huán)空大量漏失，降低，橡膠粉顆粒水泥體系綜合性能研究對蠕變性地層固井很有意義。技術(shù)，堵漏材料的品種不斷增多，堵漏成功率也在不斷提高。幾十年來，特別是近20多年來，堵漏材料的開發(fā)和應(yīng)用得到了較大的。總的說來，我國鉆井用堵漏材料的發(fā)展經(jīng)歷了3個階段。由于對漏層性質(zhì)的認(rèn)識有限，加之堵漏材料和

　　

【正文】 配方：嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +陶瓷纖維 ％，此配方試驗效果很好為最佳配方。 從實驗中調(diào)節(jié)出陶瓷纖維防漏堵漏水泥漿體系最佳配方，可以看出陶瓷纖維幾乎不受溫度的影響，并且陶瓷纖維長度適中能夠良好的分散到水泥漿中。能夠良好的用于防漏堵漏水泥漿體系中。 纖維 SD66實驗 配方一：嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g水 +SD66 ％。 配方二：嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +SD66 1％。 通過以上兩種配方試驗得出纖維 SD66無法堵住縫板，無最佳配方。分析原因：纖維 SD66 尺寸太短無法搭接成橋。 碳纖維堵漏實驗 碳纖維是一種含碳量 90%以上的纖維狀無機碳化合物，具有抗拉強度高、彈性模量高、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、導(dǎo)電性能好與熱膨脹系數(shù)小等 .本實驗采用的是平均長度為 12020181。m～ 17500181。m的碳纖維。 1）碳纖維水泥漿 在制備碳纖維水泥漿時，由于纖維不容易均勻分散，且因為纖維的脆性較大比較容易折斷，為此應(yīng)選擇專門的攪拌機，例如無葉片的柔性攪拌機。實驗過程中，加入碳纖維以及其它組分的多少，對水泥漿的性能有較大影響，為了了解碳纖維加量對水泥漿性能和水泥石性能的影響程度，實驗時考察了不同碳纖維加量，并對比分析了其合理加量。 2）碳纖維堵漏實驗 將碳纖維加入水泥漿混合攪勻做防漏堵漏實驗。 縫板寬 1mm。配方： JHG+％ SXY2+1％ HS2A+44％ 水 +％碳纖維 表 8 碳纖維堵漏實驗 漏失量 (ml) 堵漏時間(min) 堵漏效果 90℃ 45 堵住 常溫 35 堵住 圖 20 90℃堵漏效果 圖 21 常溫堵漏效果 縫板寬 2mm 配方： JHG+％ SXY2+1％ HS2A+44％水 +％碳纖維（ 90℃） JHG+％ SXY2+1％ HS2A+44％水 +％碳纖維（常溫） 表 9 碳纖維堵漏實驗 漏失量 堵漏時間 (min) 堵漏效果 (ml) 90℃ 20 堵住 常溫 35 5 堵住 圖 22 90℃堵漏效果 圖 23 常溫堵漏效果 碳纖維堵漏實驗中受溫度影響效果比較小， 纖維與橡膠粉互配堵漏實驗 聚丙烯纖維、陶瓷纖維、 SD66 與橡膠粉互配的的堵漏效果如下面的表格中：（見表 27） 表 27 纖維與橡膠粉互配堵漏實驗 實驗 縫 寬 配方 濾 液 ml 溫 度 ℃ 堵漏效果 1 1mm 嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +SD66 1％ +橡膠粉 1％（黑色） 38 90 堵住 2 1mm 嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +聚丙烯纖維 ％ +橡膠粉 1％（黑色） 41 90 堵住 3 2mm 嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +陶瓷纖維 ％ +橡膠粉 1％（黑色） 39 90 堵住 4 4mm 嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +聚丙烯纖維 1％ +橡膠粉 1％（黑色） 38 90 堵住 以上各種實驗配方為其最佳的實驗配方。 防漏堵漏機理研究分析 機理 是指事物變化的理由與道理。 研究機理是就事物內(nèi)部規(guī)律進(jìn)行分析了解，從而能根本發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題。本文研究油井水泥防漏堵漏機理就是為了探索各種堵漏材料結(jié)合水泥漿在油氣井過程中的防漏堵漏真實的原理。主要搞清楚堵漏材料在井下地層中如何進(jìn)入漏失地帶，怎樣封堵裂縫孔隙的漏失，讓水泥漿顆粒在裂縫處停留堆積最終堵住裂縫孔隙，阻止水泥漿進(jìn)入地層損失水泥漿污染產(chǎn)層，防止水泥漿低返。 常規(guī)固井水泥漿不具備堵漏 功能，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)油井發(fā)生漏失時通常情況下要加入特殊的堵漏材料進(jìn)行堵漏。本文研究纖維以及纖維與橡膠粉互配作為堵漏材料的堵漏機理，通過實驗表明水泥漿的常規(guī)性能不會發(fā)生太大的變化，因此可以在鉆井固井過程中的漏失進(jìn)行有效地封堵。通過改變纖維的加量、長度、種類以及與橡膠粉的搭配，實驗出了針對縫寬 1mm、 2mm、 3mm、 4mm 的裂縫和孔徑為 3mm、4mm 的孔隙的一系列堵漏水泥漿體系。結(jié)果表明 ,該水泥漿體系對孔隙性漏失和裂縫性漏失地層均有良好的堵漏效果。纖維堵漏水泥漿作為一種性能優(yōu)良的堵劑有廣泛的發(fā)展前景。 在現(xiàn)場實踐中會遇到各種各樣的漏失，不同的漏失層位壓力，不同的漏失類型如孔洞縫，不同的漏失尺寸大小，不同的漏失需要不同的解決方法，有針對性的選擇相應(yīng)的堵漏材料。選擇合適的堵漏材料必須知道這些堵漏材料的防漏堵漏機理。 下面結(jié)合實驗情況，詳細(xì)研究分析聚丙烯纖維 3mm 和陶瓷纖維 的防漏堵漏機理。 聚丙烯纖維防漏堵漏機理 聚丙烯纖維防漏堵漏機理研究 聚丙烯纖維堵縫寬 1mm、 2mm、 3mm、 4mm 縫板，孔徑 3mm、 4mm 孔板最佳水泥漿配方為：（見表 31） 表 31 纖維水泥漿最佳配方 縫寬或孔徑 最佳配方 縫寬 1mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +聚丙烯纖維 ％ 縫寬 2mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +聚丙烯纖維 ％ 縫寬 3mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +聚丙烯纖維 ％ 縫寬 4mm 無最佳配方 孔徑 3mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +聚丙烯纖維 ％ 孔徑 4mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +聚丙烯纖維 ％ 各個配方所做實驗效果如下圖：（圖 3 3 3 34）。 圖 32 縫寬 2mm聚丙烯纖維 ％堵漏效果 圖 31 縫寬 1mm聚丙烯纖維 ％堵漏效果 圖 34 孔徑 3mm聚丙烯纖維 ％堵漏效果 圖 33 縫寬 3mm聚丙烯纖維 ％（上為縫板背面） 聚丙烯纖維防漏堵漏機理分析： （ 1）纖維的長度與縫寬孔徑的關(guān)系 從實驗中可以得出，纖維堵漏效果是和縫的寬度有著密切的關(guān)系。當(dāng)纖維的長度小于縫板的寬度時候在一定量上增加纖維的加量，也很難實現(xiàn)堵住縫口。用長度為 3mm的聚丙烯纖維封堵縫寬為 4mm的縫板時將加量增 加到相對大的時候也無法堵住縫寬為 4mm 的縫板（如圖 35）。這說明纖維完全通過了縫口進(jìn)入到下面的空隙中。其中有些纖維進(jìn)入了鋼珠中，但是深度較淺，大部分的纖維停留在鋼珠與縫板之間的空隙。 纖維 SD66可以明顯看出，纖維的長度是與縫板的寬度有著直接的聯(lián)系。用纖維 SD66的最小加量不能堵住縫口，然后依次增加了相對大的幾組加量也絲毫沒有堵住縫口。這就是由于纖維的長度太小了即使對 1mm 寬的縫板也沒有起到什么作用。所以纖維的長度必須與所堵的縫口寬度有一個匹配的關(guān)系。 當(dāng)用長度為 3mm 的聚丙烯纖維堵孔徑為 3mm 和 4mm 的孔板時候，用較大的加量就可以把縫口和孔隙封堵住（如圖 36）。這樣看來似乎纖維的長度與孔徑?jīng)]有關(guān)系，但是仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)纖維的長度也與所堵孔板的孔徑是有著關(guān)系的。假想孔板的孔徑擴大，聚丙烯纖維的長度保持 3mm 不變，這樣纖維沒有辦法形成有效網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就不會附在孔隙上，也就不能進(jìn)一步的堵住孔隙。所以孔板的孔徑可以大于纖維的長度但是不能太大，聚丙烯纖維的長度比孔板孔徑相對小一點是可以的。 因此，對于纖維堵漏，纖維的長度與縫口寬度、孔隙的孔徑是有關(guān)系的。而且這是影響堵漏效果的一個非常重要因素?？紫犊讖?、縫口寬度兩者與纖維長度圖 35 3mm聚丙烯纖維堵 4mm 縫寬示意圖 圖 36 3mm聚丙烯纖維堵 4mm 孔徑示意圖 的關(guān)系是不一樣的，同樣的纖維長度對同樣大小的孔徑和縫寬，封堵孔隙的效果比縫口的效果要好。 （ 2）聚丙烯纖維（ 3mm）封堵縫板縫口機理 由于試驗中纖維 SD66 堵漏基本上沒有效果， 19mm 長的纖維由于太長無法攪拌而不能完成實驗，所以對于聚丙烯纖維的防漏堵漏機理只討論 3mm 長度聚丙烯纖維的防漏堵漏機理。 當(dāng)混合了一定量聚丙烯纖維的水泥漿到達(dá)縫口時候，一部分 纖維進(jìn)入到縫里面，一部分掛在縫上，一部分擋在縫口處，在較短的時間注入水泥漿中的聚丙烯纖維就會布滿縫口，形成層層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每層之間又相互牽連著，這樣在縫口上就形成了致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，漏失通道減小。形成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由于其間空隙減小，能夠捕捉到來的水泥漿顆粒，使水泥漿細(xì)顆粒的流速降低，在纖維網(wǎng)上停留住，逐漸就會在纖維網(wǎng)中堆積起來停止流動，漏失通道消失，最終堵漏成功。 (3)聚丙烯纖維封堵孔板孔隙機理 聚丙烯纖維對于封堵孔徑的架橋形式更明顯。特別是用 3mm 長度的聚丙烯纖維去堵孔徑 4mm 的孔板，由于纖維的長度沒有孔 徑大，這樣要堵住孔隙必須通過纖維的架橋形成。當(dāng)纖維水泥漿進(jìn)入孔隙后，纖維會首先被孔隙的邊緣攔截，附著在孔隙邊緣，然后纖維從邊緣逐漸向中心“織網(wǎng)”。由于孔隙呈大致的圓形，當(dāng)整根纖維橫在縫口上時會很方便地與縫邊緣附著的纖維搭接，逐漸堆積成橋狀，后來的纖維迅速的鋪在其上面，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這樣網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)很容易捕捉倒水泥漿顆粒，降低流速使得漏失減少，最終堵住縫口。 陶瓷纖維防漏堵漏機理 陶瓷纖維的防漏堵漏機理 陶瓷纖維堵縫寬 1mm、 2mm、 3mm、 4mm 縫板，孔徑 3mm、 4mm孔板最佳水泥漿配方為：（見表 32） 表 32 纖維水泥漿最佳配方 縫寬或孔徑 最佳配方 縫寬 1mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +陶瓷纖維 ％ 縫寬 2mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +陶瓷纖維 ％ 縫寬 3mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ + 水 +陶瓷纖維 ％ 縫寬 4mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +陶瓷纖維 ％ 孔徑 3mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +陶瓷纖維 ％ 孔徑 4mm 嘉華 G級水泥 +SXY2 ％ +HS2A 1％ +水 +陶瓷纖維 ％ 各個配方所做實驗效果如下圖： (3 3 3 3 31 31 313) 圖 37 縫寬 1mm陶瓷纖維 ％的堵漏效果（上為縫板正面，下為縫板背面） 圖 39 縫寬 3mm陶瓷纖維 ％的堵漏 效果 圖 38 縫寬 2mm 陶瓷纖維 ％的堵漏效果 陶瓷纖維防漏堵漏機理，總體上說陶瓷纖維（長度： ）比聚丙烯纖維（長度： 3mm）堵漏效果要好些。實驗用陶瓷纖維比聚丙烯纖維所具有的優(yōu)勢：一是陶瓷纖維的長度較聚丙烯纖維長度長 。二是陶瓷纖維比聚丙烯纖維更耐高溫，做實驗時熱漿與冷漿沒有聚丙烯纖維的差距大。陶瓷纖維與聚丙烯纖維都是纖維其堵漏機理有相似之處，但是由于長度和溫度的影響，陶瓷纖維和聚丙烯纖維的防漏堵漏機理也存在差別。陶瓷纖維比聚丙烯纖維封堵更加徹底，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更致密穩(wěn)固。 （ 1）陶瓷纖維（ ）封堵縫板縫口機理 對于細(xì)小的縫口如 1mm 的縫板，陶瓷纖維水泥漿流到縫口表面時，陶瓷纖維一部分直接插入縫中，緊接著后面 的水泥漿進(jìn)入縫口時候會把前面沒有完全進(jìn)圖 310 縫寬 4mm陶瓷纖維 ％的堵漏效果 圖 311 縫寬 4mm陶瓷纖維％的堵漏效果（縫板背面） 圖 312 孔徑 3mm 陶瓷纖維 ％堵漏效果 圖 313 孔徑 4mm陶瓷纖維 ％堵漏效果 入的纖維部分壓在縫口的邊緣。這樣就單獨一根纖維來說被分成了三段，一段進(jìn)入到縫里面，一段在縫中，一段被沖擊貼著在縫口的邊緣。在一瞬間，縫中就會形成束狀的纖維，漏失通道減少。繼續(xù)流來的水泥漿中的纖維不能再進(jìn)入到縫中，只能在縫口外面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成就更有利于降低流速，使得水泥漿顆粒停留然后堆積在縫口，這樣水泥漿顆粒將會很容易的填充滿纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終堵住漏失通道，停止漏失。 對于較大的縫口，只靠纖維插入縫中是很難實現(xiàn)堵漏的，因為直接插入的纖維很可能完