论文部分内容阅读
分段压裂是实现页岩气、致密砂岩气等低渗油气藏商业化开采的关键技术。但是分段压裂时产生的冲击力、诱导应力以及较大内压变化,会使水泥环封隔完整性失效。针对该问题,论文首先从分段压裂水泥环受力分析入手,提出分段压裂井固井水泥环力学性能要求；然后,将建筑上常用的EVA材料引入油井水泥,并对该材料进行表面改性,评价该材料对水泥浆常规性能的影响和改善水泥石力学特性的效果。论文主要开展的工作及研究成果如下：(1)基于非均匀应力下的套管-水泥环-地层力学模型,引入水力裂缝诱导应力,建立分段压裂井水泥环受力模型。水泥环受力及位移均比不考虑诱导应力时要大很多。水泥环受力及位移随着距离水力裂缝壁面距离增加先增大后减小。(2)水泥环受力及位移随水力裂缝的数量、高度以及井筒内压增加而增大,随裂缝间距增大而减小；地应力非均质性越强水泥环受力和位移越大。对于低弹性模量地层,高弹性模量水泥环受力大,低弹性模量水泥环受力小；而高弹性模量地层水泥环受力则相反。(3)用具有两个强亲水基团(磺酸基和羧基)的TG对EVA颗粒进行表面改性处理后,用其配制的水泥浆的稳定性比未处理前增加。用红外光谱检测改性EVA发现了磺酸基、羧基、羟基三种亲水性极强的官能团。(4)随着EVA颗粒掺量增加,水泥浆流动性受影响不大,失水降低,稠化时间延长；水泥石抗压强度略有降低,但抗折强度增加,韧性明显增强,弹性模量降低,抗冲击功增强。EVA颗粒加量越多,弹性恢复出现得越早,弹性恢复率越大,水泥石自愈合能越强。