關(guān)于使用優(yōu)質(zhì)鉆井液提高固井二界面的兩個(gè)重要理論

  油水井固井的二界面是一個(gè)變化極大的界面,影響因素包括井下溫度、壓力、井下壓力的動(dòng)態(tài)變化、封固段巖性、固井液體系與性能、鉆井液體系與性能、鉆井時(shí)間等等,其中能夠人為控制的因素有固井液體系與性能、鉆井液體系與性能。固井液體系與性能對固井二界面的影響及機理研究較為深入,技術(shù)比較成熟,而鉆井液體系與性能對固井二界面的影響及機理的研究是目前尚未深入的研究領(lǐng)域,因為人們認為鉆井液的主要功能是保證鉆井的正常進(jìn)行,對固井質(zhì)量有影響,但影響到那個(gè)程度、能不能通過(guò)對鉆井液的改進(jìn)來(lái)很好地解決固井二界面長(cháng)期存在的問(wèn)題知之甚少。

 

  從理論上說(shuō),固井二界面實(shí)際上應該是固井液形成的固化體(水化產(chǎn)物)與井壁表面形成的泥餅的膠結界面和泥餅與井壁形成的膠結界面兩個(gè)膠結界面形成的復合膠結界面,鉆井液和固井液一樣是構成固井二界面的基本主體。如果只從固井液體系和性能上做文章,忽視鉆井液體系與性能對固井二界面膠結強度的重要影響,在提高面膠結質(zhì)量方面很難收到根本性的效果。而如果能夠研究鉆井液體系與性能對二界面微觀(guān)結構和膠結強度的影響,認識其影響機理,從改進(jìn)鉆井液性能入手來(lái)提高界面膠結質(zhì)量,應該是一個(gè)經(jīng)濟高效的技術(shù)路線(xiàn),符合鉆井工程服務(wù)于完井工程的新理念,對從根本上提高鉆井工程的固井質(zhì)量和油氣井的耐久性,適應各種高難度特殊工藝井的開(kāi)發(fā)需要,提高石油工業(yè)的勘探開(kāi)發(fā)效益具有重要的技術(shù)和戰略意義。為此,綜述了國內外近年來(lái)有關(guān)鉆井液對固井界面膠結質(zhì)量影響的文獻,目的是引起人們對此問(wèn)題的重視,加強相關(guān)的研究工作。

 

  對于水泥基復合材料的界面理論研究而言,有兩個(gè)主要的理論,一個(gè)是過(guò)渡層理論,一個(gè)是中心質(zhì)假說(shuō)和中心質(zhì)效應理論。過(guò)渡層理論認為,在集料與水泥漿體之間存在一個(gè)孔隙度大、結晶尺寸較大、而且取向生成因而是低密度、低強度的過(guò)渡環(huán)帶,是水泥基復合材料的薄弱環(huán)節。

 

  中國混凝土學(xué)科專(zhuān)家吳中偉教授則提出了混凝土中不同層次的中心質(zhì)假說(shuō)和中心質(zhì)效應的概念,把混凝土中的骨料(或鋼筋)看作大中心質(zhì),認為骨料界面的相互作用是多種性質(zhì)作用的綜合表現。在大中心質(zhì)和介質(zhì)(集料和水泥漿體)之間存在一個(gè)效應圈,其厚度(可達毫米級)比過(guò)渡層的厚度(約50~100Lm)大,而且隨集料品種、水泥漿體組成和齡期的不同而變化。

 

  兩種理論的不同之處在于,過(guò)渡層理論的觀(guān)點(diǎn)認為界面過(guò)渡層結構疏松,對混凝土性能不利,是有害的因素,應當減少其厚度,以提高混凝土的性能;而中心質(zhì)假說(shuō)和中心質(zhì)效應理論則希望通過(guò)大中心質(zhì)有利的效應來(lái)改善或提高混凝土的均勻性和力學(xué)性能。因此中心質(zhì)假說(shuō)和中心質(zhì)效應理論比過(guò)渡層理論更有積極的意義。將對膠結強度不利的因素轉變?yōu)橛欣蛩?并成為整體結構強度的一部分是效應圈理論最核心的思想。這是對混凝土中界面問(wèn)題的積極觀(guān)點(diǎn):不是消極地躲避薄弱的過(guò)渡區,而是積極地改善過(guò)渡區結構,充分利用有利的效應,變不利為有利,將界面過(guò)渡區由整體強度的薄弱環(huán)節轉變?yōu)樵鰪妼印?/div>