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紧密堆积理论优化的固井材料和工艺体系

钻井液与完井液 2001年第6期18卷 1-9页

作者：黄柏宗中国石油天然气集团公司工程技术研究院

常规固井水泥浆在混合和泵送顶替时的最优性能与长期层间封隔水泥环柱所要求的力学性能总是矛盾的,在密度低或高时矛盾更加突出。粉末技术和钠米材料以及微细颗粒大小分布测试技术的发展,促进了材料力学的发展,材料科技工作除关注化学... 详细信息

常规固井水泥浆在混合和泵送顶替时的最优性能与长期层间封隔水泥环柱所要求的力学性能总是矛盾的,在密度低或高时矛盾更加突出。粉末技术和钠米材料以及微细颗粒大小分布测试技术的发展,促进了材料力学的发展,材料科技工作除关注化学键力的开发外,更注意颗粒间范德华力的开发,并发现紧密堆积理论是获得高性能固井材料的关键。利用紧密堆积理论与颗粒大小分布技术,使微细胶凝颗粒挤入材料的空隙,材料的胶空比大幅度降低,提高颗粒间的范德华力,从而创造出了新一代高性能胶凝材料。但用于紧密堆积的微细胶凝颗粒应是水化膜薄、外形呈球形、具有较好活性的颗粒。介绍了线性堆积密度模型以及二元系统的最大堆积密度与微细胶凝材料直径的关系,提出二元系统最大堆积时微细胶凝材料的体积分数为0.18～0.27,对于密度与水泥相近的微细胶凝材料,其最佳掺量为18％～27％,指出二元充填微细胶凝材料的尺寸应在被填充材料颗粒尺寸的1/2.5至1/10范围内;提出了干混材料堆积体积分数(PVF)的概念,PVF值越高,水泥浆性能越好。新一代高性能固井材料包括低密度高性能水泥浆、常规高性能水泥浆、高密度高性能水泥浆、微矩阵水泥和微细优化水泥,介绍了新型固井材料性能的优化设计以及与微细优化水泥相应的新的固井工艺——超低?

关键词：高性能水泥浆紧密堆积理论油气井固井工艺体系颗粒大小分布颗粒类型干混物最大堆积原理堆积体系分数

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紧密堆积优化水泥浆体系的优势与应用

钻井液与完井液 2002年第1期19卷 1-6,9页

作者：李坤徐孝思黄柏宗塔里木油田分公司工程技术研究院

利用紧密堆积理论,通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布,使干混合物的堆积体积分数大于0.8而得到紧密堆积优化水泥浆(CemCRETE)。CemCRETE由于固相含量高、混合需水量低,液固比低,抗压强度发展快,使候凝时间缩短,建井速度加快,最终的... 详细信息

利用紧密堆积理论,通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布,使干混合物的堆积体积分数大于0.8而得到紧密堆积优化水泥浆(CemCRETE)。CemCRETE由于固相含量高、混合需水量低,液固比低,抗压强度发展快,使候凝时间缩短,建井速度加快,最终的抗压强度高;水泥石的渗透率小于0.05×10-3μm2,孔隙度一般为35％～45％,具有较好的防窜能力;水泥石收缩小,具有较好的层间封隔;CemCRETE水泥环还具有良好的耐久性、抗腐蚀性和抗射孔冲击能力。含高固相的优化水泥浆体系并不影响其密度和流变性,即使在高密度下也有恒定的粘度,胶凝强度低,滤失量和提粘效应低,易于混合和泵送,沉降稳定性好。低密度高性能水泥浆(LiteCRETE)是薄弱地层固井的理想材料,可用于打造斜塞、固尾管和浅层低压井固井,减少下套管柱层次和危险的多级注水泥作业及补救工作;高密度高性能水泥浆(DensCRETE)在高密度下提供较好的流变性,可现场调节密度和改善井控,在打造斜塞和高压注水泥作业中非常有效,可用于小井眼窄环空的固井;挤注水泥浆(SqueezeCRETE)具有滤失量和提粘效应低的特点,穿透较深,其高强度、低渗透率、低失水量的特性改善了注入条件,提高补救注水泥的成功率,并成为封堵废弃井的合适材料,常用于其它水泥材料不能修补的井眼问题;深水水泥浆(

关键词：优化紧密堆积水泥浆石油钻井油井固井低密度高性能水泥浆高密度高性能水泥浆挤注水泥浆性能现场应用

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高温高压下水泥浆的流变性及其模式

油田化学 1994年第1期11卷 19-22页

作者：王伟黄柏宗中国石油天然气总公司工程技术研究所

水泥浆特别是掺有外加剂的水泥浆体系在高温高压下的流变行为，不完全遵循二参数的宾汉模式和幂律模式，而遵循更复杂的三参致赫切尔－巴克莱模式。本文分析了水泥浆的结构，利用美国坎德尔公司的７４００型高温高压流变仪，使用相应的... 详细信息

水泥浆特别是掺有外加剂的水泥浆体系在高温高压下的流变行为，不完全遵循二参数的宾汉模式和幂律模式，而遵循更复杂的三参致赫切尔－巴克莱模式。本文分析了水泥浆的结构，利用美国坎德尔公司的７４００型高温高压流变仪，使用相应的数学处理技术，提出了基于赫切尔－巴克莱模式计算水泥浆高温高压下流变参数的方法。

关键词：水泥浆流变性流变模式高温高压

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紧密堆积理论的微观机理及模型设计

石油钻探技术 2007年第1期35卷 5-12页

作者：黄柏宗中国石油工程技术研究院天津塘沽300451

给出了紧密堆积理论的定义,详细分析了其微观机理,包括范德华力效应、结晶矿物学增强效应、充填增强效应、流变学改善(增塑)效应、温峰削减效应等。介绍了活性矿物的主要分类,认为无定形化的程度、化学组成、水淬条件及活性矿物掺科的... 详细信息

给出了紧密堆积理论的定义,详细分析了其微观机理,包括范德华力效应、结晶矿物学增强效应、充填增强效应、流变学改善(增塑)效应、温峰削减效应等。介绍了活性矿物的主要分类,认为无定形化的程度、化学组成、水淬条件及活性矿物掺科的细度是影响活性矿物活性的主要因素。给出了刚性体和脆性体的紧密堆积模型设计,并在实验室和现场施工中进行了试验,以指导不同情况下的水泥浆设计,寻求最佳的颗粒分布和合理的组配方法。紧密堆积理论的进一步研究对开发适用于深水开发、低压低渗区块开发的固井水泥添加剂具有重要意义。

关键词：紧密堆积机理模型设计水泥添加剂活性矿物

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可水泥化钻井泥浆技术

油田化学 1993年第2期10卷 179-182页

作者：吴达华黄柏宗中国石油天然气总公司工程技术研究所天津市塘沽300451

使用兼具钻井液和固井液功能的工作液进行钻井和固井,可解决传统固井施工中存在的水泥浆不能完全顶替环空内钻井液及泥饼的问题,具有施工时间短、节约人力和物力的优点.本文综述了可水泥化泥浆技术的优越性和实施方法。

关键词：钻井液水泥浆钻井泥浆

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新型“钻井”固井液工艺和技术(Ⅱ)

钻井液与完井液 2002年第3期19卷 1-6页

作者：吴达华黄柏宗孙富全中国石油天然气集团公司工程技术研究院

为了将新型“钻井”固井液应用于现场,美国壳牌石油公司及几个其它石油公司的一批科研开拓者,在多功能钻井液(UF)性能、胶凝浆特性、泥饼固化、界面胶结等方面作了大量的实验工作,实验研究手段和方法主要是实验室模拟和评估技术,研究设... 详细信息

为了将新型“钻井”固井液应用于现场,美国壳牌石油公司及几个其它石油公司的一批科研开拓者,在多功能钻井液(UF)性能、胶凝浆特性、泥饼固化、界面胶结等方面作了大量的实验工作,实验研究手段和方法主要是实验室模拟和评估技术,研究设计出一套非常规应用的实验方法。试验包括可装卸滤失岩心的抗压强度和剪切胶结强度实验、激活剂的扩散实验、水平井大型井筒模拟实验和高温高压剪切胶结实验。介绍了新型“钻井”固井液在国内外的现场应用情况以及它的技术优势。

关键词：固井液钻井液新型“钻井”固井液转化水泥浆固井质量实验室试验现场应用

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