【正文】 HS2A 降失水劑 四川川峰化學(xué)品有限公司 陶瓷纖維 成都錦祥科技有限公司 聚丙烯纖維 成都錦祥科技有限公司 主要實驗儀器 電子天平（精度為 ） 電子天平（精度為 ） 篩盤 140 目 2NND6 型 6速旋轉(zhuǎn)粘度計 HH8 數(shù)顯恒溫水浴鍋 杰瑞爾電器有限公司 JJ2 組織搗碎機(jī) 杰瑞爾電器有限公司 OWC9380 型增壓稠化儀 沈陽航空工業(yè)學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)研究所 OWC2020DBX 型恒速攪拌機(jī) 沈陽航空工業(yè)學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)研究所 電子液壓式壓力試驗機(jī) YA300 北京海智科技開發(fā)中心 抗 折試驗機(jī) 無錫機(jī)械研究所 高溫高壓失水儀 沈陽航空工業(yè)學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)研究所 燒杯、量筒、玻璃棒、 木棒、瓷磚板 等。 （ 5）確定了復(fù)合改性纖維的尺寸后改變加量，調(diào)整水泥漿的穩(wěn)定性重復(fù)復(fù)合纖維改性水泥漿的各項性能評價測試，得到一種滿足固井工程應(yīng)用的復(fù)合纖維改性水泥漿體系。 （ 3） 分別研究評價以上各個復(fù)合改性的油井水泥漿體系的各項性能，包括 流變性實驗、力學(xué) （抗折抗壓） 性能實驗、 失水性能 實驗。 研究內(nèi)容 通過對現(xiàn)有復(fù)合纖維改性油井水泥的歸類研究，結(jié)合本文的研究思路開展對常規(guī)密度的油井水泥漿進(jìn)行改性，主要研究工作包括以下幾個方面： （ 1）根據(jù)不影響常規(guī)水泥漿的穩(wěn)定性的原則，確定陶瓷纖維的最佳加量，將陶瓷纖維摻混水泥干灰配制油井水泥漿。如果裂紋穿過了一系列纖維而纖維仍未被拔出或拔斷，則這些纖維產(chǎn)生的反向應(yīng)力強(qiáng)度因子的總和也不容忽視，所以，纖維極大地阻止了裂紋擴(kuò)展。此時，纖維的作用可看作是一反作用于裂紋面上的閉合力。當(dāng)水泥穩(wěn)定粒料中有裂紋存在時，如果裂紋位于纖維之間而不跨越纖維，纖維的鉚固作用將阻止裂紋的擴(kuò)展。在荷載尤其是沖擊動荷載作用下，材料內(nèi)部缺陷或微觀裂紋尖端附近將出現(xiàn)應(yīng)力的奇異性，巨大的應(yīng)力集中降低了材料的強(qiáng)度尤其是抗沖擊韌性，于是宏觀裂縫便產(chǎn)生了。選擇合適的材料進(jìn)行橋堵的原理是 [11]：① 當(dāng)橋堵材料的尺寸為裂縫寬度的 2／ 3時， 可穩(wěn)定架橋于裂縫之間；②橋堵材料的尺寸為裂縫寬度的 1／ 3時，可深入裂縫內(nèi)部，堆積形成橋塞 這 2種材料相結(jié)合能有效而牢固地封堵裂縫孔隙，所以在地層環(huán)境條件下 (一定的溫度和壓力 )，橋塞材料應(yīng)具有一定的變形能力和塑性強(qiáng)度 (抗拉、抗折強(qiáng)度 )，與有剛性的材料配合使用，封堵裂縫的效果最好。 纖維材料堵漏機(jī)理分析 提高漏失井段的承壓能力，必須根據(jù)地層漏失特性和原理，選擇適合的堵漏材料和相關(guān)體系及施工措施。鑒于纖維的以上特點，本文擬采用陶瓷、聚丙烯纖維作為 固井水泥漿堵漏增韌材料。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 纖維材料的選擇 用于油井水泥中的增韌纖維按其性能分為兩類：一類是彈性模量高于水泥的高強(qiáng)纖維，用于顯著提高強(qiáng)度和韌性，如鋼纖維、碳纖維、石棉、玻璃纖維，陶瓷等，其中陶瓷纖維在普通硅酸鹽水泥基體中可長時間 (至少一年 )保持其抗彎增強(qiáng)效果，耐久性 大大優(yōu)于抗堿玻纖，并且價格低廉；另一類是彈性模量低于水泥的纖維，如尼龍纖維、纖維素纖維 ，大部分天然纖維 等。國內(nèi)對陶瓷纖維和聚丙烯纖維等有機(jī)纖維改性水泥漿體系也處于起步階段 ，甚至有些停留在理論階段 。 研究思路 國 內(nèi)外研究 雖然一直在說纖維改性水泥漿體系的優(yōu)越性能，但沒有具體介紹纖維加量的對水 泥漿（石）的影響規(guī)律。加有 SD并配合使用 0． 2 USZ、 1． 2 F17B和 3 F17A的水泥漿體的綜合性能滿足固井施工的基本技術(shù)要求，且 SD與其它外加劑配伍性良好。 2020年 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院針對因射 孔和增產(chǎn)措施使油井水泥環(huán)產(chǎn)生脆性破壞，從而帶來層 間 流體竄流和套管損失率上升的問題，研制出了一種新型復(fù)合纖維增韌劑 SD。 2020年 有關(guān)研究得出： 1．碳一尼龍纖維混雜，可以綜合高彈纖維和低彈纖維改性作用，使水泥基復(fù)合材料獲得良好的綜合力學(xué)性能 (高強(qiáng)、高韌性 )2．碳一尼龍纖維混雜后，抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性呈負(fù)的混雜效應(yīng)，通過兩種纖維參數(shù)相匹配及水泥基體改性等，可以改變這種負(fù)的混雜技應(yīng)。 目前，該體系在大港油田內(nèi)外已成功應(yīng)用了 10口井，油層套管固井質(zhì)量良好，低壓易漏油氣藏的固井成功率達(dá)到 100％。多次模擬射孔試驗表明，該纖維水泥石能夠明顯提高水泥石的抗沖擊性能。由于采用了獨特的纖維表面處理，使長達(dá) 36毫米的化學(xué)纖維具有了較強(qiáng)的親水性能，克服了石棉、玻纖等普通纖維不易分散、污染大的缺點。項目研究。維持水 泥環(huán)密封性能，延長油氣井生產(chǎn)壽命，大港鉆采院當(dāng)年開始進(jìn)行。 2020年 為了提高固井水泥石的韌性及抗沖擊的能力，防止水泥環(huán)由于鉆塞、射孔、注采等作業(yè)的破壞出現(xiàn)。 1995年 陶瓷纖維作為一種高彈模無機(jī)纖維改進(jìn)．主要用作高溫窯爐的耐高溫絕熱材料。 Duri油田采用 CemNet堵漏 水泥漿已完成了 100多井次打水泥漿塞和固井作業(yè)，成功率達(dá) 9O%以上 [6]。在常規(guī)固井過程中，該水泥漿體系也具有很好的堵漏作用。在混漿槽中將纖維材料添加到水泥漿中，不會堵塞混漿槽和注水泥管線 [5]。在漏失地層中，纖維能形成一種惰性纖維網(wǎng)狀物，有效防止固井過程中的漏失，不但能降低補(bǔ)救擠水泥作業(yè)幾率，而且纖維水泥漿對地層無傷害。研究結(jié)果還表明混合這種類型的水泥漿體系不受鉆管的限制甚至可用于連續(xù)油管 [14]。這些易分散的纖維 組成纖維網(wǎng)作為橋接固體粒子的平臺，防止進(jìn)一步出現(xiàn)漏失。建材院采用抗堿玻纖增強(qiáng)低堿度硫鋁酸鹽水泥．在耐久性方面取得了良好效果 [5]。因此，水泥漿的有關(guān)性能一般均是在模擬井下溫度壓力的情況下測定的 。在油氣井固井中，水泥的水化反應(yīng)是在井下一定的溫度和壓力條件下進(jìn)行的。水泥的水化反應(yīng)是一個不斷進(jìn)行的過程。在這些水化產(chǎn)物中，氫氧化鈣析出為大晶體，水化硫鋁酸鈣為較小晶體， 水化鋁酸鈣為更小晶體狀態(tài)，含水硅酸鈣和含水鐵酸鈣為無定形體呈膠體狀態(tài)。在油井水泥中，對水泥的凝結(jié)與硬化起主導(dǎo)作用的是以下四種礦物成分：硅酸三鈣（ C3S）、硅酸二鈣（ C2S）、鋁酸三鈣（ C3A）和鐵鋁酸四鈣（ C4AF）。 G級和 H級水 泥也是目前使用最普遍的水泥，其次是 A、 B、 C 級水泥， D、 E、 F 級水泥現(xiàn)在很少使用。美國石油學(xué)會（ API）規(guī)定了 8 種級別的油井水泥，我國也參照 API 標(biāo)準(zhǔn)制定了油井水泥的標(biāo)準(zhǔn)。 復(fù)合纖維改性水泥漿及性能探討 3 油氣井水泥 目前國內(nèi)外使用的油井水泥主要是硅酸鹽水泥，是以水硬性硅酸鈣為主要成分，加入適量石膏和助磨劑，磨細(xì)制成的產(chǎn)品。一些傳統(tǒng)的方案是在低密度水泥體系下開口井鉆井或固井階段期間實施水泥堵漏，包括在固井期間使用堵漏材料（ LCM）。 固化堵漏的成功水平在很大程度上依賴與諸如生產(chǎn)中工程的耐久性和溫度限制等關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)方法包括下列顆粒、纖維和片狀材料與鉆探階段的鉆井液或鉆井、固井時的水泥漿混合。 鉆井行業(yè)中有許多處理漏失的手段。 堵漏 漏失是指鉆井液體在鉆井、完井或修井中，完井液或水泥泥漿進(jìn)入高度滲透結(jié)構(gòu)（如：砂巖） ， 海綿狀結(jié)構(gòu)（例如：灰?guī)r） ， 以及天然或誘發(fā)性斷折層（例如， 白云巖）時的全部或部分損失行為。固井質(zhì)量的高低是保證鉆井、采油等井下作業(yè)順利進(jìn)行的前提。 固井作業(yè)被認(rèn)為是一口井在整個施工過程中最重要的組成部分，而固井質(zhì)量是影響油井產(chǎn)能的最重要因素。固井質(zhì)量的好壞不僅關(guān)系到鉆井的速度和成本，還將影響到油氣井以后是否能順利生產(chǎn)、油氣井的壽命甚至油氣藏的采收率。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 固井 、 堵漏 及油氣井水泥 固井 向井內(nèi)下入套管柱，并向井眼和套管柱之間的環(huán)形空間注入水泥的施工作業(yè)稱為固井。研究表明，纖維的加入可以有效提高水泥石韌性和抗沖擊能力 [1]；纖維與水泥及水泥添加劑之間具有良好的配伍性 [2]；纖維的加入可以有效減小水泥石的體積收縮，提高水泥石的界面膠結(jié)強(qiáng)度 [3]。 針對上述問題，固井工程必須解決水泥漿漏失和水泥石增韌的問題。隨著小眼井、分支井、側(cè)鉆井和薄油層井?dāng)?shù)量的增多，對固井質(zhì)量的要求也越來越高。此外， 在油氣井長期生產(chǎn) 過程中，當(dāng)套管受到高溫高壓作用時 (如酸化、壓裂以及注蒸等 )將沿徑向和軸向膨脹，軸向力將在水泥和套管的膠結(jié)面上產(chǎn)生剪切應(yīng)力，引起膠結(jié)面破壞或使水泥環(huán)產(chǎn)生徑向破裂。 cement shrinkage in advance。 關(guān)鍵詞： 固井水泥 陶瓷纖維 聚丙烯纖維 性能 抗壓抗折 堵漏 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 Abstract At present, oil field exploitation of the environment and technology get more and more plex at home and abroad, solidwater slurry (Stone) is forced higher and higher performance requirements. In this paper, modified in recent years on the fiber cement slurry system studies the impact the law