固井質(zhì)量評(píng)價(jià)中應(yīng)重視的幾個(gè)問題

1、（1）評(píng)價(jià)方法）評(píng)價(jià)方法 模擬二界面：模擬二界面： HTHP試驗(yàn)在人造巖心上形成泥餅試驗(yàn)在人造巖心上形成泥餅 模擬一界面：模擬套管鉆井液中浸泡模擬一界面：模擬套管鉆井液中浸泡24h形成吸附層形成吸附層 將形成泥餅的人造巖心和帶吸附層的試件放入模具中將形成泥餅的人造巖心和帶吸附層的試件放入模具中 與水泥漿進(jìn)行膠結(jié)試驗(yàn)與水泥漿進(jìn)行膠結(jié)試驗(yàn) 采用壓力機(jī)測(cè)試其膠結(jié)強(qiáng)度采用壓力機(jī)測(cè)試其膠結(jié)強(qiáng)度(剪切固結(jié)強(qiáng)度剪切固結(jié)強(qiáng)度)（2）評(píng)價(jià)裝置及原理圖）評(píng)價(jià)裝置及原理圖 巖心或鐵棒泥 餅 或吸附層 力 力支撐環(huán) 剪 切水泥環(huán)固化模大港油田聚合物鉆井液調(diào)整對(duì)第一、第二界面膠結(jié)強(qiáng)度的影響大港油田聚合物鉆井液調(diào)整對(duì)第一

2、、第二界面膠結(jié)強(qiáng)度的影響 室內(nèi)對(duì)大港油田聚合物鉆井液進(jìn)行調(diào)整，并模擬第一界面和第二界面的膠結(jié)情況，室內(nèi)結(jié)果表明：未調(diào)整前吸附層及泥餅均較厚，表面呈虛狀絮凝團(tuán)聚物，調(diào)整后的鉆井液，第一界面吸附層厚度及第二界面泥餅厚度明顯降低，且界面膠結(jié)強(qiáng)度明顯提高。沖洗實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖悄M完井前進(jìn)行固井作業(yè)時(shí)調(diào)整鉆井液性能進(jìn)行的大排量洗井，結(jié)果表明隨著沖洗時(shí)間的延長，第一、第二界面膠結(jié)質(zhì)量均有所改善。 巖心經(jīng)清洗后，泥餅厚度明顯降低，第二界面膠結(jié)強(qiáng)度成倍巖心經(jīng)清洗后，泥餅厚度明顯降低，第二界面膠結(jié)強(qiáng)度成倍提高；巖心經(jīng)清除清洗處理后，第二界面膠結(jié)強(qiáng)度提高了上提高；巖心經(jīng)清除清洗處理后，第二界面膠結(jié)強(qiáng)度提高了上百倍，而且

3、已經(jīng)高于空白巖心與水泥漿的膠結(jié)強(qiáng)度近一倍。百倍，而且已經(jīng)高于空白巖心與水泥漿的膠結(jié)強(qiáng)度近一倍。第二界面僅經(jīng)特殊前置液清洗處理，泥餅就已幾乎不存在，第二界面僅經(jīng)特殊前置液清洗處理，泥餅就已幾乎不存在，且膠結(jié)強(qiáng)度提高了數(shù)十倍。且膠結(jié)強(qiáng)度提高了數(shù)十倍。 圖1 滲透性井壁處聚合物虛泥餅狀態(tài)圖2 模擬滲透井壁、泥漿與水泥漿與套管圖3 滲透性井筒、泥餅與凝固水泥石泥餅的存在特別是虛泥餅的存在嚴(yán)重影響二界面的膠結(jié)質(zhì)量，對(duì)層間封隔水力密封影響較大。水泥漿水泥漿鉆井液鉆井液 常規(guī)水泥漿與常規(guī)水泥漿與1 1#鉆井液的泥餅鉆井液的泥餅之間無有效膠結(jié)，之間無有效膠結(jié)，界面清晰。界面清晰。常規(guī)水泥漿與1#鉆井液泥餅的結(jié)

4、合面的膠結(jié)情況 常規(guī)水泥漿與2#鉆井液泥餅的結(jié)合面的膠結(jié)情況膠結(jié)區(qū)域膠結(jié)區(qū)域 常規(guī)水泥漿與常規(guī)水泥漿與2 2#鉆井液（加入鉆井液（加入改善泥餅與水泥改善泥餅與水泥膠結(jié)的材料）的膠結(jié)的材料）的泥餅之間形成有泥餅之間形成有效膠結(jié)，無明顯效膠結(jié)，無明顯界面，膠結(jié)區(qū)域界面，膠結(jié)區(qū)域致密性好。致密性好。 2#水泥漿與3#鉆井液泥餅的結(jié)合面的膠結(jié)情況膠結(jié)區(qū)域膠結(jié)區(qū)域 2 2#水泥漿與水泥漿與3 3#鉆井液（均加入鉆井液（均加入改善泥餅與水泥改善泥餅與水泥膠結(jié)的材料）的膠結(jié)的材料）的泥餅之間形成有泥餅之間形成有效膠結(jié)，膠結(jié)區(qū)效膠結(jié)，膠結(jié)區(qū)域形成大量的凝域形成大量的凝膠，泥餅基本被膠，泥餅基本被固化。固化。

5、高、中、低三種密度水泥石組成、物理特性對(duì)聲速的影響表中結(jié)果表明：相同密度的水泥石配方中因加重劑、減輕劑及外加劑的不同，其24小時(shí)和48小時(shí)聲速結(jié)果不同，且高、中、低三種密度間聲速測(cè)量結(jié)果也相差較大，因此對(duì)于不同密度范圍的水泥石固井質(zhì)量評(píng)價(jià)采用同一標(biāo)準(zhǔn)顯然不準(zhǔn)確。 正常密度水泥石的組分、物理特性與聲速之間的關(guān)系注：表中配方1、3所用降失水劑為高分子型；配方2、4所用為水溶聚合物。表中數(shù)據(jù)結(jié)果表明：高分子型降失水劑表中數(shù)據(jù)結(jié)果表明：高分子型降失水劑1-2天早期強(qiáng)度略高，水溶聚合物早天早期強(qiáng)度略高，水溶聚合物早期強(qiáng)度略低，聲速略有差異；與減阻劑復(fù)配后，高分子體系顯示出緩凝效應(yīng)，期強(qiáng)度略低，聲速略有差

6、異；與減阻劑復(fù)配后，高分子體系顯示出緩凝效應(yīng)，強(qiáng)度下降強(qiáng)度下降,水溶聚合物聲速值則略有增加；說明水溶聚合物聲速值則略有增加；說明配方設(shè)計(jì)和外加劑選擇配方設(shè)計(jì)和外加劑選擇會(huì)影響會(huì)影響早期強(qiáng)度，從而導(dǎo)致早期強(qiáng)度，從而導(dǎo)致聲速聲速變化；因此，固井質(zhì)量評(píng)價(jià)中應(yīng)兼顧水泥漿配方設(shè)變化；因此，固井質(zhì)量評(píng)價(jià)中應(yīng)兼顧水泥漿配方設(shè)計(jì)和所選擇的外加劑，合理評(píng)價(jià)固井質(zhì)量。計(jì)和所選擇的外加劑，合理評(píng)價(jià)固井質(zhì)量。 加重水泥石的組分、物理特性與聲速之間的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相同密度和外加劑配比，重晶石體系24小強(qiáng)度均大于鐵礦粉體系；鐵礦粉體系2天強(qiáng)度增長率均大于重晶石體系，聲速變化并未與強(qiáng)度變化呈絕對(duì)正比，根據(jù)超聲測(cè)試原理

7、，聲波速度應(yīng)與凝結(jié)物強(qiáng)度和致密性相關(guān)，說明外摻料加入后與水泥晶相的結(jié)合特性會(huì)影響聲波速度變化。 不同減輕劑的低密度水泥石聲速特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：密實(shí)減輕材料低密度水泥石（類火灰）12天強(qiáng)度大大低于空心減輕材料（漂珠）水泥石，用水量大是主要原因；但同樣的低密度水泥石，密實(shí)減輕材料（類火山灰）的聲速測(cè)量結(jié)果卻不明顯小于空心減輕材料（漂珠）的聲速測(cè)量結(jié)果。注：表中配方1、2所用降失水劑為高分子型；配方3、4所用為水溶聚合物 正常密度水泥石抗壓強(qiáng)度發(fā)展與聲速的對(duì)應(yīng)關(guān)系上表考察了纖維素類降失水單劑類配方水泥石抗壓強(qiáng)度發(fā)展與聲速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，沒有考慮配方的綜合工程性。表中數(shù)據(jù)表明：抗壓強(qiáng)度的發(fā)展與聲速有一定的

8、對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨時(shí)間的發(fā)展抗壓強(qiáng)度與聲速測(cè)試結(jié)果對(duì)應(yīng)較好。 正常密度水泥石抗壓強(qiáng)度發(fā)展與聲速的對(duì)應(yīng)關(guān)系與減阻劑復(fù)配后的兩種體系，1天強(qiáng)度都隨溫度升高而呈下降趨勢(shì)；但強(qiáng)度絕對(duì)值高分子體系較高，聲速對(duì)應(yīng)關(guān)系不規(guī)則；2天強(qiáng)度數(shù)值高分子體系強(qiáng)度隨溫度升高而增大，水溶性聚合物體系呈波動(dòng)趨勢(shì)，聲速對(duì)應(yīng)關(guān)系較明顯；3天強(qiáng)度數(shù)值高分子體系強(qiáng)度隨溫度升高而增大，水溶性聚合物體系呈波動(dòng)趨勢(shì)，聲速呈相應(yīng)變化。加重水泥石抗壓強(qiáng)度發(fā)展與聲速的對(duì)應(yīng)關(guān)系鐵礦粉加重體系1天與3天的強(qiáng)度隨溫度的升高呈單調(diào)上升趨勢(shì)，2天強(qiáng)度隨溫度升高呈單調(diào)下降趨勢(shì)，有溫度效應(yīng)點(diǎn)，橫向比較聲速與強(qiáng)度正相關(guān)，縱向上2天聲速與強(qiáng)度正相關(guān)； 隨溫度的升高，

9、重晶石加重體系1天強(qiáng)度有明顯溫度效應(yīng)點(diǎn)，2天強(qiáng)度呈單調(diào)下降趨勢(shì)，3天強(qiáng)度變化呈波動(dòng)變化，橫向與縱向比較聲速與強(qiáng)度都正相關(guān)； 低密度水泥石抗壓強(qiáng)度發(fā)展與聲速的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)于同一密度范圍內(nèi)的低密度水泥漿，減輕劑不同，抗壓強(qiáng)度相差極大，但表現(xiàn)在聲速上的差異卻不大，因此聲速反映值應(yīng)結(jié)合減輕劑種類作具體分析。而且對(duì)于同一種材質(zhì)的低密度水泥石，其聲速測(cè)值受溫度的影響也較大，其規(guī)律性并不明顯，同時(shí)測(cè)井時(shí)間對(duì)聲速測(cè)值影響也較大，具體應(yīng)針對(duì)外摻料種類和加量以及其物理特性來分析。混合材質(zhì)自身物理特性決定了水泥石聲速測(cè)值的差異，孔隙率越小，水泥石越致密，其聲速測(cè)值越大，如果以正常密度水泥石的聲學(xué)反映為標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)低密度

10、和高密度水泥石固井質(zhì)量顯然不準(zhǔn)確。正常密度孔徑分布漂珠低密度(1.50)孔徑分布 正常密度水泥石微觀結(jié)構(gòu)正常密度的水泥石微觀結(jié)構(gòu)上存在缺陷，通過外加劑可改善水泥石內(nèi)部缺陷，由于處理劑的不同，其內(nèi)部密實(shí)程度及晶相結(jié)構(gòu)存在差異，在聲速測(cè)量值上有一定的反映。 低密度水泥石微觀結(jié)構(gòu)漂珠低密度水泥石SEM漂珠微硅低密度水泥石SEM在漂珠低密度水泥石體系中，微硅的加入可以增加水泥石的密實(shí)性，其聲速測(cè)值相應(yīng)增大。 低密度水泥石微觀結(jié)構(gòu)漂珠低密度水泥石SEM漂珠微硅低密度水泥石SEM材質(zhì)自身的不均質(zhì)性及存在裂紋等缺陷，微硅的加入起到充填密實(shí)的作用，又在一定程度上提高了水泥石抗壓強(qiáng)度，但其聲速測(cè)值在60和75低

11、于漂珠低密度水泥石，在90時(shí)又高于漂珠低密度水泥石的聲速測(cè)值。這說明聲速測(cè)值不僅與密實(shí)程度有關(guān)，還與水泥石內(nèi)部晶相結(jié)構(gòu)有關(guān)，溫度越高越有利于水化反應(yīng)，各組份不再是簡(jiǎn)單的充填作用。 低密度水泥石微觀結(jié)構(gòu)（硅藻土低密度水泥石SEM）硅藻土低密度水泥石較漂珠水泥和漂珠微硅水泥石的密實(shí)程度要高，但其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于漂珠和漂珠微硅水泥石，其聲速測(cè)值卻與二者差不多，因此，聲波水泥膠結(jié)測(cè)井反映材質(zhì)藕合問題，有關(guān)水泥石真實(shí)物理特性反映指標(biāo)還需要進(jìn)一步深入研究。 低密度水泥石組份分析102030405060702Theta (?)10002000300040005000Intensity (counts)圖中1為

12、漂珠低密度水泥石試樣的X射線衍射圖，3為漂珠微硅低密度水泥石試樣的X射線衍射圖，由于微硅的加入，試樣3中氫氧化鈣峰值明顯降低，這是由于微硅中二氧化硅與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠的原故，由于水化產(chǎn)物及晶相結(jié)構(gòu)的差異在聲速測(cè)值上表現(xiàn)出一定差異，對(duì)于同樣低密度水泥石聲速測(cè)值應(yīng)針對(duì)不同的水化晶相結(jié)構(gòu)具體分析才能真實(shí)反映固井質(zhì)量。 低密度水泥石組份分析102030405060702Theta (?)250010000225004000062500Intensity (counts)圖中4為硅藻土低密度水泥石X衍射曲線，1和3分別是漂珠低密度和漂珠微硅低密度水泥石X衍射曲線，從圖中可以看出硅藻

13、土水泥石組份與漂珠和漂珠微硅低密度水泥石存在一定的差異，三者聲速測(cè)值必然不同，相對(duì)于低密度固井質(zhì)量的評(píng)價(jià)反映指標(biāo)也應(yīng)各不相同。 高密度水泥石組份分析102030405060702Theta (?)250010000225004000062500Intensity (counts)圖中5為重晶石加重水泥石X射線衍射圖，圖中6為鈦鐵加重水泥石的X射線衍射圖，圖中曲線清晰地反映了加重材料組份的差異，其水化產(chǎn)物晶相受外摻料的影響使其晶相結(jié)構(gòu)具有一定的差異，對(duì)于同樣密度的加重水泥石由于加重材料的不同其聲速反映也不同。重晶石加重水泥石SEM鈦鐵礦加重水泥石SEM重晶石與周圍水化物的膠結(jié)程度明顯高于鈦鐵礦與

14、周圍水泥水化物的膠結(jié)程重晶石與周圍水化物的膠結(jié)程度明顯高于鈦鐵礦與周圍水泥水化物的膠結(jié)程度，惰性充填物與水泥水化物的膠結(jié)程度必然引起聲速測(cè)值的差別。度，惰性充填物與水泥水化物的膠結(jié)程度必然引起聲速測(cè)值的差別。 高密度水泥石微觀結(jié)構(gòu)重晶石加重水泥石SEM鈦鐵礦加重水泥石SEM重晶石加重水泥石與鈦鐵礦加重水泥石的密實(shí)程度具有一定的差異，可從重晶石加重水泥石與鈦鐵礦加重水泥石的密實(shí)程度具有一定的差異，可從SEM圖片上直觀反映出來，密實(shí)程度的差異必然導(dǎo)致其聲速測(cè)值上的差異。圖片上直觀反映出來，密實(shí)程度的差異必然導(dǎo)致其聲速測(cè)值上的差異。關(guān)于水泥混合材質(zhì)對(duì)固井質(zhì)量評(píng)價(jià)影響的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：關(guān)于水泥混合材質(zhì)對(duì)固井

15、質(zhì)量評(píng)價(jià)影響的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：正常密度水泥石抗壓強(qiáng)度與聲速測(cè)量結(jié)果有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；正常密度水泥石抗壓強(qiáng)度與聲速測(cè)量結(jié)果有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；高密度水泥石和低密度水泥石與聲速的對(duì)應(yīng)關(guān)系與所選用的混合材質(zhì)有關(guān)；高密度水泥石和低密度水泥石與聲速的對(duì)應(yīng)關(guān)系與所選用的混合材質(zhì)有關(guān)；加重劑重晶石與鈦鐵礦作為材質(zhì)本身其聲阻抗值不同，對(duì)水泥石抗壓強(qiáng)度加重劑重晶石與鈦鐵礦作為材質(zhì)本身其聲阻抗值不同，對(duì)水泥石抗壓強(qiáng)度的影響也不相同，其聲速反映值及其規(guī)律與正常密度不同；的影響也不相同，其聲速反映值及其規(guī)律與正常密度不同；減輕劑中包括空心材質(zhì)和實(shí)心材質(zhì)，對(duì)水泥石抗壓強(qiáng)度的的貢獻(xiàn)能力大小減輕劑中包括空心材質(zhì)和實(shí)心材質(zhì)，對(duì)水泥石

16、抗壓強(qiáng)度的的貢獻(xiàn)能力大小不同，其聲速反映也存在差異，抗壓強(qiáng)度與聲速的關(guān)系與正常密度不同；不同，其聲速反映也存在差異，抗壓強(qiáng)度與聲速的關(guān)系與正常密度不同；混合材水泥石聲學(xué)特征上的差異本質(zhì)是水泥石微觀晶相結(jié)構(gòu)與密實(shí)程度的混合材水泥石聲學(xué)特征上的差異本質(zhì)是水泥石微觀晶相結(jié)構(gòu)與密實(shí)程度的差異，微觀結(jié)構(gòu)是影響水泥石聲學(xué)特征的最本質(zhì)原因；差異，微觀結(jié)構(gòu)是影響水泥石聲學(xué)特征的最本質(zhì)原因；混合材質(zhì)聲學(xué)特征上的差異可以從聲速測(cè)量值反映，固井質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)混合材質(zhì)聲學(xué)特征上的差異可以從聲速測(cè)量值反映，固井質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)兼顧水泥石密度、外加劑種類、外加劑種類及抗壓強(qiáng)度發(fā)展，只有搞清兼顧水泥石密度、外加劑種類、外加劑種類及抗壓強(qiáng)度發(fā)展，只有搞清楚其聲學(xué)特征反映才能真實(shí)反映固井質(zhì)量；楚其聲學(xué)特征反映才能真實(shí)反映固井質(zhì)量；水泥石工程特性