【正文】 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。在一瞬間，縫中就會形成束狀的纖維，漏失通道減少。 （ 1）陶瓷纖維（ ）封堵縫板縫口機(jī)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(shí)，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(shí)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。陶瓷纖維與聚丙烯纖維都是纖維其堵漏機(jī)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(jī)理也存在差別。實(shí)驗(yàn)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 。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。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)”。 (3)聚丙烯纖維封堵孔板孔隙機(jī)理 聚丙烯纖維對于封堵孔徑的架橋形式更明顯。 當(dāng)混合了一定量聚丙烯纖維的水泥漿到達(dá)縫口時(shí)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(shí)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?？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。 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。假想孔板的孔徑擴(kuò)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。 當(dāng)用長度為 3mm 的聚丙烯纖維堵孔徑為 3mm 和 4mm 的孔板時(shí)候，用較大的加量就可以把縫口和孔隙封堵住（如圖 36）。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。 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。這說明纖維完全通過了縫口進(jìn)入到下面的空隙中。當(dāng)纖維的長度小于縫板的寬度時(shí)候在一定量上增加纖維的加量，也很難實(shí)現(xiàn)堵住縫口。 聚丙烯纖維防漏堵漏機(jī)理 聚丙烯纖維防漏堵漏機(jī)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(gè)配方所做實(shí)驗(yàn)效果如下圖：（圖 3 3 3 34）。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(jī)理。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。通過改變纖維的加量、長度、種類以及與橡膠粉的搭配，實(shí)驗(yàn)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。 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(shí)通常情況下要加入特殊的堵漏材料進(jìn)行堵漏。本文研究油井水泥防漏堵漏機(jī)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(shí)的原理。 防漏堵漏機(jī)理研究分析 機(jī)理 是指事物變化的理由與道理。 縫板寬 1mm。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)考察了不同碳纖維加量，并對比分析了其合理加量。m的碳纖維。 碳纖維堵漏實(shí)驗(yàn) 碳纖維是一種含碳量 90%以上的纖維狀無機(jī)碳化合物，具有抗拉強(qiáng)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(shí)驗(yàn)采用的是平均長度為 12020181。 通過以上兩種配方試驗(yàn)得出纖維 SD66無法堵住縫板，無最佳配方。 纖維 SD66實(shí)驗(yàn) 配方一：嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g水 +SD66 ％。 從實(shí)驗(yàn)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。 （ 5）孔徑 3mm，孔數(shù) 12 板的堵漏實(shí)驗(yàn) 配方：嘉華 G 級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +陶瓷纖維 ％，此配方試驗(yàn)效果很好為最佳配方。 配方二：嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +陶瓷纖維 ％（ ，白色），該實(shí)驗(yàn)堵住縫口，效果很好為最佳配方。 （ 2） 2mm 寬縫板堵漏實(shí)驗(yàn)（見表 26） 表 26 2mm 寬縫板堵漏實(shí) 驗(yàn) 配方 纖維加量 溫度℃ 堵漏效果 配方一 ％ 90 不穩(wěn)定 配方二 ％ 90 不穩(wěn)定 配方三 ％ 90 堵住 配方四 ％ 90 完全堵住 配方五 1％ 90 完全堵住 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，陶瓷纖維的最佳加量為 ％。 陶瓷纖維實(shí)驗(yàn) （ 1） 1mm 寬縫板 配方一 :嘉華 G級水泥 800g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +352g 水 +陶瓷纖維 ％（ ，白色），堵漏效果良好 。 （ 6）孔徑 4mm，孔數(shù) 12 板的堵漏實(shí)驗(yàn) 嘉華 G級水泥 600g+SXY2 ％ +HS2A 1％ +264g 水 +聚丙烯纖維 ％（ 3mm， 白色），此配方為最佳配方。 （ 4） 4mm 寬縫堵漏實(shí)驗(yàn)（見表 25） 表 25 4mm 寬縫堵漏實(shí)驗(yàn) 配方 纖維加量 溫度℃ 堵漏效果 配方一 ％ 90 未堵住 配方二 1% 90 未 堵住 配方三 % 90 未堵住 從實(shí)驗(yàn)可以看出， 3mm 長的聚丙烯纖維無法堵住 4mm 寬的裂縫，無最佳配方。 （ 2） 2mm 寬縫板堵漏實(shí)驗(yàn)（見表 23） 表 23 2mm 寬縫板堵漏實(shí)驗(yàn) 配方 纖維加量 溫度℃ 濾液 ml 堵漏效果 配方一 % 90 19 堵住 配方二 % 90 32 堵住 配方三 % 90 75 堵 住 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，聚丙烯纖維的最佳加量是 ％。溫度越低也就是冷漿比熱漿的效果好，纖維的加量越大堵漏的效果越好。 作為初次實(shí)驗(yàn)，對纖維的量與溫度等情況都是詳細(xì)的考查，通過調(diào)節(jié)聚 丙烯纖維量 %、 %、 %、 %、 ％做對 1mm 的縫板的實(shí)驗(yàn)。 第 3 章 纖維材料 及 彈性顆粒 水泥漿堵漏 室內(nèi)試驗(yàn) 下面介紹具體實(shí)驗(yàn)，列出具有代表性的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且分析出每一種堵漏縫板或者孔板的最佳配方。這樣堵漏的目的到達(dá)，拆開裝置取出縫板 或者孔板觀察評價(jià)堵漏效果。如果堵漏材料起作用就會在縫口或者孔隙處架橋成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后水泥漿顆粒聚集填充到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，最終堵塞縫口或者孔隙。 由于不同的材料、不同的配方會導(dǎo)致不同的 實(shí)驗(yàn)情況，特別是濾液的情況千差萬別，所以在關(guān)閉氣源這個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)必須時(shí)時(shí)關(guān)注濾液的情況，發(fā)現(xiàn)漏失很小或者沒有時(shí)候就切斷氣源， 因?yàn)榭赡?在筒中憋壓影響裝置拆卸。然后向上筒加壓到 7MPa，把下筒的出水部位打開，用量杯測量濾液的體積。（如圖 220 所示） 圖 219 實(shí)驗(yàn)所用逢板和孔板圖形 實(shí)驗(yàn)裝置基本原理：先進(jìn)行裝置裝配，將鋼珠和需要模擬的 縫 板裝入下筒，然后裝入上筒?？梢詫?縫 板填入其內(nèi)模擬縫口形狀地層：可以將孔板填入其內(nèi) 模擬孔隙性地層。操作安全、簡單。 （ 2） 加壓功能。這樣就能夠在模擬井下地層溫度的條件下，評價(jià)研究堵漏液的抗溫性能，為優(yōu)選適用的堵漏材料提供依據(jù)。 表 21 縫板和孔板基本參數(shù)統(tǒng)計(jì) 圖 218 試驗(yàn)裝置剖面圖 序號 縫寬或孔徑 縫板或孔板直徑 縫長或孔數(shù) 板厚 1縫 縫寬 1mm cm cm mm 2縫 縫寬 2mm cm cm mm 3縫 縫寬 3mm cm cm mm 4縫 縫寬 4mm cm cm mm 5孔 孔徑 3mm cm 12孔 mm 6孔 孔徑 4mm cm 12孔 mm 試驗(yàn)裝置基本原理 試驗(yàn)裝置功能： （ 1） 加熱功能。本圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置各個(gè)零件的實(shí)際尺寸大小運(yùn)用 AutoCAD 繪制。 以上就是實(shí)驗(yàn)裝置拆卸和組裝的立體圖形，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束都按每個(gè)零件圖拆開清洗。出水部位將是濾液出來的最后通道，其直接很小。下蓋用于密封下筒，附著濾網(wǎng)，濾液將經(jīng)過此小孔流出。 這是實(shí)驗(yàn)裝置的下筒（圖 213）和實(shí)驗(yàn)裝置的下蓋（圖 214） 。上蓋用于密封上筒，并且作為氮?dú)獾妮斎胪ǖ?，密封性能好? 為了能夠更好地展示出試驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)， 把單個(gè)零件和整體裝置做成了立體圖如下：（ 圖 21 21 21 21 21 216） 。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明單一的彈性顆粒材料很難堵住地層，單一纖維材料有一定的堵漏效果，纖維與顆粒材料復(fù)配為最 佳的堵漏效果。 (a) 電子液壓式壓力試驗(yàn)機(jī) (b) 抗壓強(qiáng)度模具 圖 29 抗壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備 抗折強(qiáng)度按下列公式計(jì)算： R=P/A 式中 ： R 水泥石 抗壓強(qiáng)度（ MPa） P 極限荷載 (N) A 受壓面積（ mm2） 堵漏評價(jià)試驗(yàn) 為了防止和處理現(xiàn)場漏失事故，需要對有關(guān)的堵漏機(jī)理、堵漏劑配方及堵漏泥漿的封堵性能等進(jìn)行試驗(yàn)研究，以便盡快確定應(yīng)對方案。 (a) 顯抗折試驗(yàn)機(jī) (b) 160 40 40三聯(lián)模 圖 28 抗折實(shí)驗(yàn)設(shè)備 抗折強(qiáng)度按下列公式計(jì)算： Rf=式中 : Rf 抗折強(qiáng)度 Mpa Ff 折斷時(shí)施加于棱柱體中部的載荷 N L 支撐圓柱之間的距離 mm B 棱柱體正方形截面邊長 mm 水泥石抗 壓 強(qiáng)度的測定 采用 電子液壓式壓力試驗(yàn)機(jī) ， 抗壓強(qiáng)度模具 由耐腐蝕的、有足夠硬度的金屬制成。兩種標(biāo)準(zhǔn)在資料中都有出現(xiàn)，因此對兩種方法都給予介紹。 水泥石強(qiáng)度測定 水泥石強(qiáng)度是油井水泥重要性能之一，在 API 規(guī)范中，將抗壓強(qiáng)度作為水泥石強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。 500 轉(zhuǎn) /分 ) 下繼續(xù)攪拌 50 秒，水泥漿即配成。然后，將所需的水放在混合容器中，攪拌器以低速 (400177。 圖 27 減阻劑 USZ 實(shí)驗(yàn)儀器及裝備 表 實(shí)驗(yàn)儀器表 名稱 作用 型號 產(chǎn)地 紅外光譜測試儀 分析表面基團(tuán)變化 NICOLET7600 美國 Nicolet公司 電子天平 稱量藥品 ACS3A 上海友聲儀器公司 恒速攪拌器 攪拌搗碎水泥 GS12 沈陽市石油儀器研究所 數(shù)顯抗折試驗(yàn)機(jī) 抗折性能測試 SD75C 無錫建儀儀器廠 體視顯微鏡 觀察樣品形貌 XTL500 南京崛宇科技有限公司 常壓 養(yǎng)護(hù)箱 養(yǎng)護(hù)水泥 E5AZ 青島 海通達(dá)專用儀器廠 電子液壓式壓力試驗(yàn)機(jī) 抗壓性能測試 YA300 北京海智科技開發(fā)中心 電熱鼓風(fēng)干燥箱 烘干橡膠粉 101A2ET 上海 儀器廠有限公司 循環(huán)水式 真空泵 過濾橡膠粉 SHBIII 長城科工貿(mào) 除了上表面表格中的儀器與設(shè)備外，還用到了鋼尺、燒杯等器材。通過調(diào)節(jié)水泥顆粒表面的電荷以獲得合適的水泥漿流變性，達(dá)到降低泵壓，提高頂替效率，便于施工的目的。 圖 26 降失水劑 G301 油井水泥減阻劑 油井水泥減阻劑它能增加水泥漿的流動度，改善水泥漿的流變性能，有助于實(shí)現(xiàn)低泵壓紊流注水泥，提高水泥漿對鉆 井液的頂替效果，從而提高固井質(zhì)量。 以衛(wèi)輝化工