• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      玄武巖纖維對油井水泥石韌性改善的室內(nèi)研究

      2015-01-09 06:05:02陳凡斌
      科技視界 2015年1期
      關鍵詞:抗沖擊增韌水泥石

      陳凡斌 張 浩

      (中海油田服務股份有限公司油田化學事業(yè)部油田化學研究院,河北 三河065201)

      0 引言

      固井作業(yè)中,水泥石是構成井內(nèi)水泥環(huán)的主要材料,起到封隔地層、保護套管的功能[1]。但水泥石是脆性材料,在地下復雜應力情況下極易發(fā)生破裂,使水泥環(huán)的封隔作用徹底失效,造成油、氣、水層之間的竄流。由于高脆性是水泥石固有的缺陷,無法通過改進固井工藝提高其韌性,減少其脆性破壞,因此在油井水泥中摻入增韌材料是改善油井水泥石韌性的有效途徑[2-3]。國內(nèi)外改善水泥石韌性的材料主要有膠乳增韌材料、顆粒狀增韌材料和纖維增韌材料等。

      纖維材料在固井中的應用較為廣泛,但不同于堵漏纖維,增韌纖維必須具有高模量,才能對水泥石起到增韌作用;有些纖維雖具有較高彈性,但在阻裂性能方面存在明顯不足,鋼纖維和高彈模纖維等能顯著提高水泥石的抗裂性,但存在流動性和泵送性差等缺陷[4]。玄武巖纖維的穩(wěn)定性好,而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能,是我國重點發(fā)展的四大纖維之一。本文將玄武巖纖維引入到油田固井中,通過大量室內(nèi)實驗分析,評價了加入玄武巖纖維后水泥漿的常規(guī)性能,并以抗沖擊性能、抗折強度、抗壓強度評價了玄武巖纖維對油井水泥石的增韌效果。

      1 實驗儀器及方法

      1.1 實驗材料及用途

      G級油井水泥(產(chǎn)地:山東)、降失水劑、分散劑、減輕材料、增強劑、消泡劑等水泥外加劑(產(chǎn)地:天津)

      1.2 實驗儀器

      水泥漿恒速攪拌器、常壓稠化儀、高溫高壓失水儀、六速旋轉粘度儀、高溫養(yǎng)護釜、高溫高壓稠化儀、水泥石強度試驗機、OWC-1011型萬能試驗機、抗沖擊試驗機。

      1.3 實驗方法

      (1)配漿:外加劑采用外摻法,摻量為占水泥干灰重的百分數(shù)(%,BWOC)。按GB 10238-1998中的要求配漿,水泥漿性能按照API 10B中的要求進行測試;

      (2)抗折強度的測定:將配制好的水泥漿倒入1cm×1cm×6cm的試模中,置于一定溫度的水浴中養(yǎng)護不同齡期后脫模,用電動抗折儀測定抗折強度;

      (3)抗沖擊性能的測定:將配制好的水泥漿倒入1cm×1cm×6cm的試模中,置于50℃的水浴中養(yǎng)護7d后脫模,用落錘法測定其抗沖擊性能;

      (4)抗壓強度的測定:將配置好的水泥漿導入5cm×5cm×5cm的試模中,置于一定溫度的水浴中養(yǎng)護24小時后脫模,用抗壓強度試驗機測試其抗壓強度的大小,測試按照API 10B的要求進行。

      2 結果與討論

      2.1 玄武巖纖維對固井水泥漿常規(guī)性能的影響

      按照下表中配方進行不同水泥漿配制,并測試水泥漿流變、失水、稠化時間,以確定玄武巖纖維對水泥漿常規(guī)性能的影響。

      表1 水泥漿配方及常規(guī)性能

      從上表中的測試結果可以看出:隨著玄武巖纖維加量的增加,水泥漿失水、稠化時間、流變性能均變化不大,玄武巖纖維對水泥漿常規(guī)性能基本沒有影響,實驗中還選取了玻璃纖維與聚丙烯纖維配制的水泥漿作為對照,可以發(fā)現(xiàn),加入這兩種纖維的水泥漿,其失水都有所減少,從空白水泥漿的37.6ml分別下降到17.8、18.4ml,但其流變性能下降,φ300讀數(shù)由126分別上升至227,245。這與其他研究者的研究一致[5]。因此使用這兩種纖維時必須注重加量,加量過大會造成水泥漿過稠,不易流動,但在使用玄武巖纖維時則無此現(xiàn)象發(fā)生。這或許是與使用的玄武巖的長徑比較小,而玻璃纖維、聚丙烯纖維的長徑比較大有關,當進行流變測試時,長纖維與流變儀的轉子之間產(chǎn)生較大摩擦,造成流變讀數(shù)偏大。

      2.2 玄武巖纖維對水泥石抗壓強度的影響

      抗壓強度是水泥石最重要的性能指標之一,關系到井下水泥環(huán)井下封隔的長期有效性。在實驗室內(nèi)考察了不同纖維摻量下的水泥石在不同養(yǎng)護溫度下的抗壓強度,以考察其對抗壓強度的影響。

      表2 不同纖維摻量對水泥石抗壓強度的影響

      ?

      從實驗結果中可以看出,加入玄武巖纖維后,水泥石抗壓強度均有所下降,80℃、50℃、30℃下養(yǎng)護的水泥石均呈現(xiàn)這一趨勢,且隨著纖維摻量的增加,水泥石抗壓強度下降的更為明顯。與之相同的是,加入聚丙烯纖維及玻璃纖維的水泥石其抗壓強度也呈下降趨勢。但有文獻報道,隨著養(yǎng)護齡期的增長,在7d時,摻入纖維的水泥石其抗壓強度普遍超過空白水泥石[6]。

      2.3 玄武巖纖維對水泥石抗折強度的影響

      抗折強度是評價水泥石韌性的重要指標,一般來說,抗折強度大,則說明水泥石韌性高。按照表2中配方1-6進行水泥漿的配制,并測試其不同齡期抗折強度,實驗結果如下:

      表3 不同纖維摻量對水泥石抗折強度的影響

      從實驗結果中可以看出,加入玄武巖纖維后水泥石抗折強度均上升,摻量2%時,養(yǎng)護1d、2d、7d的水泥石抗折強度分別增長21.7%、28%、41%,摻量3%時,其抗折強度仍有所增長,但幅度較小,從經(jīng)濟角度來說,摻量為2%時比較適合。聚丙烯纖維及玻璃纖維則幾乎對水泥石抗折強度無增長作用。

      2.4 玄武巖纖維對水泥石抗沖擊性能的影響

      固井完成后,水泥石受到射孔、壓裂等開采方式的影響極易開裂,其本質(zhì)是井下應力的反復變化所引起。因此,水泥石的抗沖擊性能也是保證井下水泥環(huán)長期有效性的重要指標。按照ACI 544的推薦,采用落錘法評價不同摻量纖維時的水泥石的抗沖擊性能,通過以下幾項指標考察其抗沖擊性能:(1)出現(xiàn)第一條裂縫時的初裂沖擊次數(shù)N1;(2)試件完全被破壞時的破壞沖擊次數(shù)N2;(3)沖擊功W及抗沖擊韌性比C,其計算方式如下:

      式中,m——沖擊錘質(zhì)量;

      g—— 重力加速度,9.8m/s2;

      W1——空白水泥石的抗沖擊功;

      W2——加入纖維后水泥石的抗沖擊功;

      在實驗室的評價結果如下圖所示:

      圖1 玄武巖纖維對水泥石抗沖擊性能的影響

      圖2 玄武巖纖維摻量與抗沖擊韌性比的關系

      由圖1可知,隨玄武巖纖維摻量增加,水泥石的初裂沖擊次數(shù)及破壞沖擊次數(shù)均增加,當玄武巖纖維摻量為3%時,水泥石破壞沖擊次數(shù)達到了119次的最大值。與之相比的是,空白水泥石的破壞沖擊次數(shù)僅為29次。繼續(xù)加大玄武巖纖維摻量至6%時,其破壞沖擊次數(shù)下降至59次,但仍較空白水泥石高。由圖2可知,抗沖擊韌性比與破壞沖擊次數(shù)呈現(xiàn)相同的變化趨勢。在摻量為3%時,達到4.1的最大值。

      3 結論

      (1)玄武巖纖維對油井水泥石的常規(guī)性能如水泥漿稠化時間,流變的影響較小,這與其他纖維不同,同時,對失水有明顯的減少作用。

      (2)玄武巖纖維對油井水泥有很好的增韌作用,摻量2%時,養(yǎng)護1d、2d、7d的水泥石抗折強度分別增長21.7%、28%、41%,摻量3%時,水泥石破壞沖擊次數(shù)達到119次,遠高于空白水泥石的29次。

      (3)摻入玄武巖纖維的油井水泥石24小時抗壓強度略有降低,但仍然滿足施工需求。

      [1]穆海朋,步玉環(huán),程榮超.纖維水泥的發(fā)展及應用[J].石油鉆探技術,2005(33):33-35.

      [2]黃河福,步玉環(huán),王瑞和.纖維對水泥石常規(guī)性能影響規(guī)律的實驗研究.西部探礦工程,2007(4):47-49.

      [3]姚曉.油井水泥纖維增韌材料的研究與應用[J].西安石油大學學報:自然科學版,2005,20(2):39-41.

      [4]張峰.纖維材料在固井領域中應用的嘗試[J].混凝土與水泥制品,2010(5):52-54.

      [5]李丹,陶俊林,賈彬.玄武巖纖維混凝土抗沖擊性能的實驗研究[J].新型建筑材料,2012(12):47-51.

      [6]華蘇東,姚曉.纖維粒復合型油井水泥石增韌劑的性能及機理研究[J].石油天然氣學報,2006,28(2):88-91.

      猜你喜歡
      抗沖擊增韌水泥石
      無固化劑水性樹脂提高固井水泥石抗腐蝕性能*
      油田化學(2022年4期)2023-01-10 07:54:14
      提高超低密度水泥石抗壓強度的方法
      化工管理(2022年14期)2022-12-02 11:47:00
      內(nèi)置加勁環(huán)T型管節(jié)點抗沖擊承載力計算
      共混改性型PLA透明增韌的研究進展
      拉伸形變作用下PLA/PBS增韌共混物力學性能研究
      中國塑料(2016年1期)2016-05-17 06:13:02
      ACR抗沖擊改性劑的合成及其在聚乳酸改性中的應用研究
      中國塑料(2015年6期)2015-11-13 03:03:09
      共聚聚甲醛的增韌研究
      中國塑料(2015年2期)2015-10-14 05:34:18
      一種抗沖擊減震橡膠
      碳化對水泥石中硫元素分布的影響
      基于Abaqus的舷側結構抗沖擊性能優(yōu)化
      长沙市| 温泉县| 满洲里市| 北碚区| 隆回县| 博乐市| 仁化县| 礼泉县| 海口市| 彩票| 无锡市| 永善县| 集贤县| 绥宁县| 琼结县| 新巴尔虎左旗| 大余县| 赞皇县| 荔浦县| 遂溪县| 孝昌县| 沧州市| 偃师市| 沈阳市| 楚雄市| 呼图壁县| 凌海市| 苍山县| 祥云县| 偏关县| 墨脱县| 崇州市| 长治县| 来安县| 临朐县| 上高县| 梁平县| 玛纳斯县| 锦州市| 湖南省| 甘南县|