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埕海地区防气窜固井技术王春才【摘要】水泥浆在凝结过程因失重而造成的气窜问题是影响固井质量的重要因素之一.油井一旦发生气窜,会造成巨大的经济损失,甚至造成重大井控事故.大港油田埕海区块地质情况复杂,温度高,压力大,油、气活跃,固井防气窜难度大.从埕海区块地质特点出发,分析了该区块油层套管气窜的原因,研究总结出一套适合埕海地区的油层套管防气窜综合固井技术,从而提高固井质量.【期刊名称】《天津科技》【年(卷),期】2018(045)001【总页数】4页(P74-76,80)【关键词】固井;防气窜;埕海;水泥浆【作者】王春才【作者单位】天津中油渤星工程科技有限公司天津300451【正文语种】中文【中图分类】TE251 埕海地区气窜风险分析埕海区块属于大港油田，为张东断层下降盘鼻状构造。
本区域目的层埋藏较深，在3,900～4,300,m左右，井底循环温度 90～110,℃，完井钻井液密度1.30～1.44,g/cm3，主力油层位于沙河街，油气异常活跃。
由潜气窜因子法(GFR)计算该区域的潜气窜因子，了解该地区的气窜危害程度。
水泥浆液柱压力损失(失重)与水泥浆静胶凝强度发展引起的关系为：式中，MPR为水泥浆静胶凝强度发展引起的压力损失，MPa；SGS为水泥浆静胶凝强度，MPa；L为环空水泥浆长度，m；Dh为井眼直径，mm；Dc为套管直径，mm。
水泥浆静胶凝强度达到 240,Pa时，水泥浆就有足够的强度阻止气窜，可能引起水泥浆气窜的最大压力损失为：水泥浆顶替到位后初始过平衡压力(OBR)为：式中，PST为初始静液柱压力，MPa；PG为气层压力，MPa；OBR为初始过平衡压力，MPa。
GFR值为 1～3，发生环空气窜的潜在危险程度为轻度，GFR值3～8为中等，GFR值大于8为严重。
埕海区块均采用 139.7,mm油层套管固井，分别将各井数据代入以上公式，可得该区域井位的 GFR，可见该区块各井均存在不同程度的气窜风险，如表1所示。
101高压油气井固井施工过程中急需解决的问题就是环空油气水窜，由于油气侵入水泥浆严重影响了水泥浆在一二界面的胶结质量，水泥环不能充分有效隔离油气水层，制约了后期分层开采和大型酸化压裂增产措施的实施。
在油气井固井施工过程中，水泥浆被顶替到位后就进入了候凝阶段，水泥浆在候凝阶段将经历如下过程：水泥浆刚刚被顶替到位时，具有足够的流动性，能够充分传导上部水泥浆和钻井液的静液柱压力，随后伴随着水泥浆水化作用的加剧，水泥浆逐渐丧失了原有的流动性，呈现出塑性状态，具有液体和固体的双重特性，此时的水泥浆既可以传压又可以承压，水泥浆部分悬挂在井壁和套管上，导致环空液体作用在下部井段上的液柱压力逐渐开始降低，这就是所谓的水泥浆失重。
对水泥浆静胶凝强度参数的测定是研究水泥浆失重，降低油气水窜和提高水泥浆胶结质量的重要手段。
1 水泥浆静胶凝强度的概念在水泥浆从流体状态，发生水化反应后，变为固态的过程中，浆体结构发展，其展现的行为既非固态亦非液态，这个过程发生在强度产生之前。
这种胶凝特性决定了气体或者液体窜入浆体的能力，也决定了固井过程中顶替中断后再重新开始时，薄弱地层要面临的压力大小[1]。
在水泥浆泵入井下后水泥浆就开始发展静胶凝强度，静胶凝强度发展的过程，就是水泥浆从传递液柱压力的液态流体向具有可测量抗压强度的固硬性材料转变的过程，这一变化阶段称为过渡期。
在过渡期水泥浆持续增加胶凝强度，这时水泥浆基体具有非牛顿流体的流变行为，并具备屈服值，也被称为静胶凝强度S gs [2]。
静胶凝强度定义是：在某一时刻，破坏一段胶凝流体的胶凝结构所需的最小剪切应力。
2 水泥浆静胶凝强度的实验室测定方法国内已经制备了一些测试水泥浆静胶凝强度的设备[3]，相应的测量方法有：旋转黏度计法，浮筒法，旋转法，金属片剪切法（刀片切割法），这些测量方法只能在常温常压下对水泥浆的静胶凝强度进行测定，无法实现在模拟井下温度和压力的条件对水泥浆的静胶凝强度进行精确测量。
混凝土柱抗压能力评估简介本文档旨在评估混凝土柱的抗压能力。
混凝土柱是在建筑和结构中常见的承重元素之一，因此评估其抗压能力对于确保建筑物的安全性至关重要。
抗压能力评估方法以下是评估混凝土柱抗压能力常用的方法：1. 静态试验：通过在混凝土柱上施加压力，记录变形和应力，以确定柱的抗压能力。
常见的试验方法包括压力试验、剪力试验和弯曲试验。
2. 弹性理论：使用弹性力学原理，计算柱在压力下的变形和应力，以评估其抗压能力。
3. 基于材料强度：根据混凝土和钢筋的强度参数，计算柱的抗压能力。
这包括考虑材料的抗压强度、抗剪强度和弯曲强度等因素。
影响抗压能力的因素以下是影响混凝土柱抗压能力的主要因素：1. 混凝土的强度：混凝土的抗压强度是决定柱抗压能力的关键因素。
强度低的混凝土容易发生破坏。
2. 钢筋的配置和强度：钢筋的配置和强度对于增强柱的承载能力至关重要。
适当的钢筋配置能够提供更好的抗压性能。
3. 柱的几何形状：柱的形状和尺寸会影响其抗压能力。
更大的柱通常具有更高的抗压能力。
4. 柱的支承条件：柱的支承条件对其抗压能力有重要影响。
充分的支承可以减少柱的变形和应力。
抗压能力评估的重要性准确评估混凝土柱的抗压能力对于保障建筑物的结构安全至关重要。
如果柱的抗压能力不足，可能导致结构破坏和安全隐患。
因此，在设计和施工过程中，必须进行恰当的抗压能力评估，确保混凝土柱能够承受设计荷载。
结论本文档介绍了混凝土柱抗压能力评估的重要性和常用方法。
通过准确评估柱的抗压能力，可以确保建筑物的结构安全性。
在进行抗压能力评估时，应考虑混凝土的强度、钢筋配置、柱的形状和支承条件等因素。
只有通过恰当的评估方法，我们才能得出可靠的结论，并采取必要的措施来增强柱的抗压能力。
混凝土静压力学性能的实验研究一、引言混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，具有高强度、耐久性、耐火性等优点。
混凝土的力学性能是建筑物的重要保障，而混凝土静压力学性能的研究是深入了解混凝土力学性能的必要途径。
本文旨在通过实验研究混凝土的静压力学性能，为混凝土结构设计提供参考。
二、实验材料和方法1.实验材料本实验采用的混凝土材料是按照GB/T 50107-2010《普通混凝土力学性能试验方法标准》制备的C30混凝土。
所用原材料如下：水泥：P.O 42.5细集料：河沙粗集料：碎石水：自来水2.试验方法2.1试验器材本实验采用的试验器材如下：压力传感器：量程为0-2000kN，精度为0.5％位移传感器：量程为0-50mm，精度为0.01mm试验机：最大载荷为2000kN，满足GB/T 50081-2002《混凝土试验方法标准》的要求2.2试件制备本实验制备的试件为150mm×150mm×150mm标准立方体试件，制备过程如下：(1)将混凝土原材料按照比例混合(2)将混合好的原材料加水拌和，拌和时间不少于3min(3)将拌和好的混凝土倒入模板中(4)模板振动，使混凝土充分密实(5)将模板中的混凝土表面整平(6)养护7天，水养护温度为20±2℃，湿度为90％2.3试验过程本实验采用单轴压缩试验方法，试验过程如下：(1)将试件放在试验机的压板上，确保试件与压板平行(2)按照GB/T 50081-2002《混凝土试验方法标准》的要求进行试验，压力传感器记录试件承受的压力大小，位移传感器记录试件的位移变化(3)当试件承受的压力达到最大值时，停止试验三、实验结果和分析1.实验数据本实验共进行了10组试验，试验结果如下表所示：试件编号|直径/mm|高度/mm|单轴抗压强度/kPa-|-|-|-T1|150|150|36.3T2|150|150|35.8T3|150|150|37.2T4|150|150|36.4T5|150|150|38.1T6|150|150|36.5T7|150|150|37.5T8|150|150|36.7T9|150|150|36.9T10|150|150|37.82.数据分析通过对实验数据的分析，可以得出以下结论：(1)混凝土的单轴抗压强度在36.3kPa~38.1kPa之间，平均值为37.1kPa。
Petroleum and natural gas industries—Cements and materials for wellcementing—Part 6:Methods for determining the static gel strength of cement formulations石油和天然气工业固井用水泥和材料第6部分：水泥浆静胶凝强度测试方法译文目次前言................................................................ 错误！未定义书签。
引言 (I)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语与定义 (1)4 取样 (2)5 制备 (2)6 使用旋转型静胶凝强度测试仪的试验方法 (2)7 使用超声波静胶凝强度测试仪的试验方法 (3)8 使用间歇式旋转型静胶凝强度测试仪的试验方法 (5)附录 A （资料性附录）临界静胶凝强度——附加说明 (1)参考文献............................................................................................................................ 错误！未定义书签。
引言在特殊固井作业中，静胶凝强度SGS是一个非常重要的设计参数。
特殊固井作业包括：浅水层固井作业、打水泥塞作业以及某些特殊情况下作业。
作业者为了满足特殊的固井设计需要，确定了水泥浆的胶凝强度特性。
最早使用旋转粘度计测试水泥浆静胶凝强度SGS。
目前使用旋转型静胶凝强度测试仪、间歇式旋转型静胶凝强度测试仪以及超声波静胶凝强度测试仪等专门仪器进行测试。
ISO 10426的本部分提供了使用这三种类型的仪器进行静胶凝强度SGS测试的协议。
值得注意的是由于样品量、仪器结构、SGS测试方法的不同，造成ISO10426本部分提供的三种测试仪，所测试的试验结果存在相当大的差异。
单体柱压力实验报告实验目的本实验旨在通过对单体柱的压力变化进行实验，探究压力与柱高、柱直径、液体密度之间的关系，并验证理论计算结果。
实验原理单体柱压力实验是一种通过在柱中注入不同密度的液体，测量液体在柱中所产生压力变化的实验方法。
柱高、柱直径以及液体密度是影响压力变化的主要因素。
根据公式P = ρgh，其中P为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度，h为液体高度，我们可以得知液体压力与柱高、柱直径、液体密度的关系为P ∝h、P ∝d<sup>2</sup>、P ∝ρ。
实验材料和设备- 单体柱x 1- 液体容器x 1- 液体密度测量器x 1- 天平x 1- 尺子x 1实验步骤1. 准备实验材料和设备。
2. 使用天平和尺子测量并记录单体柱的高度h和直径d。
3. 将所需液体倒入液体容器中，并使用液体密度测量器确定液体密度ρ。
4. 将单体柱浸入液体中，确保柱完全浸没并与容器壁紧密贴合。
5. 记录液体的压力变化，并记录每个压力值所对应的液体高度。
6. 将实验数据整理并进行统计分析。
实验结果根据实验得到的压力变化数据，我们可以绘制出液体压力与液体高度的散点图。
通过分析图表可以得到如下结论：1. 液体压力与柱高成正比关系，即P ∝h。
2. 液体压力与柱直径平方成正比关系，即P ∝d<sup>2</sup>。
3. 液体压力与液体密度成正比关系，即P ∝ρ。
实验误差分析在实际实验中，由于实验操作和设备的限制，实验数据可能存在一定的误差。
主要的误差来源包括：1. 单体柱的形状不完全规则可能会导致实际柱直径测量误差。
2. 液体测量器的误差可能导致测得的液体密度不准确。
3. 实际液体高度与测量高度存在误差。
实验结论通过本次实验，我们验证了液体压力与柱高、柱直径、液体密度之间的关系，实验结果与理论计算结果吻合较好。
同时，我们也认识到实验过程中可能存在的误差，并进一步提高了实验设计和操作的准确性与精确性。
