CN110357563A - 一种固井施工用水泥基浮箍浮鞋 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固井施工用水泥基浮箍浮鞋，浮箍浮鞋包括壳体和填充材料，填充材料为水泥混凝土，水泥混凝土包括水泥3000份~5000份；粗砂800份~1200份；细砂800份~1200份；消泡剂3份~10份；引气剂30份~80份；缓凝剂10份~30份；减缩剂20份~50份；减水剂5份~20份；粘结剂150份~250份；水1500份~2000份。本发明采用优化后的水泥混凝土生产的浮箍浮鞋的强度高、密封性能好、有效性好。
Description
技术领域
本发明涉及固井施工用具技术领域，具体涉及到一种固井施工用水泥基浮箍浮鞋。
背景技术
浮箍浮鞋是一种应用十分广泛的固井工具。浮箍浮鞋的主要作用是引导套管顺利入井，调整下套管时套管柱所受的浮力，固井时可以防止水泥倒流回套管内及承座胶塞，浮箍浮鞋的质量直接影响固井质量。一旦浮箍浮鞋出现质量问题，会导致泥浆返高，固井工作无法进行。
从结构上来看，现有技术中的浮箍浮鞋大多主要包括三个结构：外壳、填充材料构成的本体、阀门结构；外壳为金属材料，填充材料有多种，阀门结构通过填充材料或者其他方式固定在外壳内部；一般将本体和阀门结构统称为芯体，阀门结构一般为单向阀。
在固井作业完毕后，出于钻井后续作业需要，多数情况下都要对其内部芯体进行钻除，因此可钻性是衡量浮箍浮鞋性能的一个重要指标。芯体包括阀门结构以及填充在阀门结构与浮箍浮鞋外壳之间的填充材料，即芯体包括阀门结构和本体，填充材料能够用于加固阀门结构等其他附件，填充材料硬化或者成型后成为固定阀门结构的本体。
在对浮箍浮鞋内部芯体进行钻除施工过程中，主要是对填充材料进行钻破，便于将芯体整体取出，在钻破过程中，也需要对密封结构例如回压阀的壳体进行钻破，但是主要集中于对本体的钻破。因此浮箍浮鞋的可钻性的好坏主要取决于内部的填充材料是否容易被钻破。
目前浮箍浮鞋的填充材料主要有铸铝、玻璃钢和混凝土三种。这三种材料的性能各异，具有各自的优缺点，需要根据实际使用需求和施工环境进行选择。经过本发明人的实验得知，三种不同的填充材料均具有各自的不足；例如：
1、铸铝浮箍浮鞋存在以下问题：
①铸铝为金属材料，可钻除时间，施工时间长；
②失效率高达3~5%；
③钻磨浮箍浮鞋和水泥塞需要起下钻更换钻头，耗时长，工序复杂；
④钻浮箍浮鞋后存在部分金属块、弹簧构件等大块异物存在，容易带来卡钻风险，以及后续开采过程中下入工具受卡风险。
2、玻璃钢浮箍浮鞋存在以下问题：
①需要定制模具，成本高；
②工序多，废品率高；
③制作过程中能耗大、设备要求高；
④由于玻璃钢的难降解，环保压力大。
3、现有技术中的混凝土浮箍浮鞋存在以下问题：
①工具强度低，承压能力不足；
②失效率高达70%；
③制备时间长，光水泥石养护耗时就长达30天；
④密封性能差；
⑤和其他附件胶结质量不好，易脱落。
例如在文献：韩振强、田炳周以及曹雪洪. 华北I型浮箍浮鞋结构特点及其使用[J].石油钻采工艺，1986；中公开了一种浮箍浮鞋，该浮箍浮鞋主要由本体和回压阀组成，本体与回压阀之间用水泥棍凝土胶结。本体材料为35CrMo，回压阀壳体为铸铝，浮球为胶木，能保证在200℃下正常工作。回压阀壳体和浮球用普通牙轮钻头很易钻除，水泥混凝土中加有膨胀剂，凝固时体积不收缩，提高了密封性。上述文献公开的浮箍浮鞋的填充材料未知，若采用传统的混凝土用于填充材料，则效果不好。
例如在已经公开的专利文献CN201410152135X中公开了一种浮箍浮鞋用混凝土，包括如下组分：水泥15-25wt%、细骨料 25-35wt%、粗骨料30-40wt%、早强剂0.5-2wt%、硅灰2-5wt%、粉煤灰3-5wt%、减水剂 0.2-0.5%、膨胀剂3-5wt%以及水5-15wt%。膨胀剂可以是本领域已知的任何膨胀剂，例如明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙 膨胀剂、铁屑膨胀剂、氧化钙-硫铝酸钙复合膨胀剂、U型混凝土膨胀剂或AEA混凝土膨胀剂等。减水剂可以是本领域已知的任何减水剂，包括普通减水剂和高效减水剂。本领域技术人员知道在混凝土坍落度基本相同的条件下能大幅度减少拌合水量的外加剂称为高效减水剂。
上述专利的填充材料能够具有如下效果：混凝土抗压强度高，抗渗性能好，水化时间短，制作工艺简单，脱模快，特别适用于易钻式浮箍浮鞋等固井工具，但是与浮箍浮鞋外壳本体内壁或者其他附件的胶结质量较差，易脱落。
针对上述技术问题，本发明人采用了树脂材料作为填充材料制备浮箍浮鞋，采用树脂材料制备的浮箍浮鞋能够解决可钻性的问题以及减少养护时间的问题，但是树脂的材料成本显著高于水泥混凝土。
因此，本发明除了采用树脂材料以外，也针对性的对水泥混凝土进行了优化设计。水泥混凝土主要存在强度问题、养护时间长的问题以及与其他附件胶结质量不好易脱落的问题。
对于水泥混凝土的强度以及养护时间长的问题来说，现有技术中有较多的方法可以进行优化，但是现有技术中未能够良好的解决混凝土与附件胶结质量易脱落的技术问题。
浮箍浮鞋的附件主要是外壳以及阀门组件，这些产品大多为金属结构，混凝土是填充到外壳内部的，因此与外壳之间的胶结质量也对浮箍浮鞋有较大的影响，若胶结质量差，则容易引起混凝土从外壳出现滑移现象。
金属和混凝土之间的胶结质量的相关性在现有技术中有部分文献公开，例如《钢筋与混凝土粘结性能研究综述》中公开了：钢筋与混凝土的粘结力由三部分组成，即钢筋表面与混凝土间的机械咬合力，钢筋与水泥凝胶体接触面间的化学胶结力以及钢筋与混凝土接触面之间的摩擦阻力。在钢筋滑移前，粘结力由化学胶结力和机械咬合力组成，当钢筋发生滑移后，粘结力主要是由摩擦阻力来承担。从上述公开的文献我们可以得知，金属表面越粗糙，与混凝土之间的机械咬合力越强，摩擦力也越大；金属和混凝土之间的化学胶结力主要是受混凝土的表面性能与金属表面之间的化学胶结质量影响的。
钢筋或者其他金属与混凝土之间的摩擦力可以通过调节钢筋或者金属表面的粗糙度来优化，但是对于化学胶结质量的研究较少，本发明需要解决这一技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种固井施工用水泥基浮箍浮鞋，解决现有浮箍浮鞋造价高、强度低等问题，提供一种高强度、有效性好、成本低、制作耗时短、简化后续工作的新型浮箍浮鞋。
为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种固井施工用水泥基浮箍浮鞋，浮箍浮鞋包括壳体、填充材料以及单向阀，填充材料填充在壳体内部，固化后将单向阀固定在壳体内；浮箍浮鞋的填充材料为水泥混凝土，水泥混凝土包括以下组分：
水泥3000份~5000份；粗砂800份~1200份；细砂800份~1200份；
消泡剂3份~10份；引气剂30份~80份；缓凝剂10份~30份；
减缩剂20份~50份；减水剂5份~20份；粘结剂150份~250份；
水1500份~2000份。
本发明优化的方案之一，水泥混凝土包括以下组分：
水泥4000份；粗砂1000份；细砂1000份；
消泡剂5份；引气剂50份；缓凝剂20份；
减缩剂30份；减水剂10份；粘结剂200份；
水1600份。
本发明优化的方案之一，水泥为硅酸盐水泥，粗砂为40目~70目粗砂，细砂为90目~160目细砂，粘结剂为耐高温粘结剂，缓凝剂为耐高温缓凝剂，减缩剂为耐高温减缩剂。
本发明优化的方案之一，消泡剂为聚二甲基硅氧烷或者高碳醇消泡剂；
引气剂为烷基苯磺酸盐类或者脂肪醇磺酸盐类引气剂；
缓凝剂为葡萄糖酸盐或者柠檬酸；
减缩剂为聚氧乙烯类减缩剂；
减水剂为木质素磺酸盐或者磺化三聚氰胺树脂；
粘结剂为水玻璃。
本发明优化的方案之一，水泥混凝土中还包括界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯50份~100份；
界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚10份~50份。
本发明的另一个目的是为了解决现有技术中混凝土与金属外壳或者其他附件之间的化学胶结质量差的问题以及解决现有技术中总胶结质量差的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种用于制备浮箍浮鞋的水泥基配方，包括以下组分：
水泥3000份~5000份；粗砂800份~1200份；细砂800份~1200份；
消泡剂3份~10份；引气剂30份~80份；缓凝剂10份~30份；
减缩剂20份~50份；减水剂5份~20份；粘结剂150份~250份；
界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯50份~100份；
界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚10份~50份；
水1500份~2000份。
优选的，水泥为硅酸盐水泥；
粗砂为40目~70目粗砂，细砂为90目~160目细砂；
消泡剂为聚二甲基硅氧烷或者高碳醇消泡剂；
引气剂为烷基苯磺酸盐类或者脂肪醇磺酸盐类引气剂；
缓凝剂为葡萄糖酸盐或者柠檬酸；
减缩剂为聚氧乙烯类减缩剂；
减水剂为木质素磺酸盐或者磺化三聚氰胺树脂；
粘结剂为水玻璃。
综上，本发明具有以下优点：
1、本发明采用优化后的水泥混凝土生产的浮箍浮鞋的强度高、密封性能好、有效性好。
2、本发明的另一个技术方案解决了现有技术中混凝土与外壳金属之间胶结质量差的技术问题，通过增加界面胶粘剂和助剂来提高固化后混凝土与金属表面之间的胶结强度。
具体实施方式
本发明的一个实施例公开了一种固井施工用水泥基浮箍浮鞋，浮箍浮鞋包括壳体、填充材料以及单向阀，填充材料填充在壳体内部，固化后将单向阀固定在壳体内；浮箍浮鞋的填充材料为水泥混凝土，水泥混凝土包括以下组分：
水泥3000份~5000份；粗砂800份~1200份；细砂800份~1200份；
消泡剂3份~10份；引气剂30份~80份；缓凝剂10份~30份；
减缩剂20份~50份；减水剂5份~20份；粘结剂150份~250份；
水1500份~2000份。
本发明的优化实施例中，水泥混凝土包括以下组分：
水泥4000份；粗砂1000份；细砂1000份；
消泡剂5份；引气剂50份；缓凝剂20份；
减缩剂30份；减水剂10份；粘结剂200份；
水1600份。
本发明又一个优化实施例中，水泥为硅酸盐水泥，粗砂为40目~70目粗砂，细砂为90目~160目细砂，粘结剂为耐高温粘结剂，缓凝剂为耐高温缓凝剂，减缩剂为耐高温减缩剂。
本发明又一个优化实施例中，消泡剂为聚二甲基硅氧烷或者高碳醇消泡剂；
引气剂为烷基苯磺酸盐类或者脂肪醇磺酸盐类引气剂；缓凝剂为葡萄糖酸盐或者柠檬酸；减缩剂为聚氧乙烯类减缩剂；减水剂为木质素磺酸盐或者磺化三聚氰胺树脂；粘结剂为水玻璃。
本发明又一个优化实施例中，水泥混凝土中还包括界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯50份~100份；界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚10份~50份。
实施例1：
本发明的水泥混凝土的基本组分：
硅酸盐水泥4000份；60目粗砂1000份；120目细砂1000份；
消泡剂聚二甲基硅氧烷5份；引气剂脂肪醇磺酸盐50份；
缓凝剂柠檬酸20份；减缩剂聚氧乙烯30份；
减水剂木质素磺酸盐10份；粘结剂水玻璃200份；水1600份。
实施例2：
本发明的水泥混凝土的基本组分：
硅酸盐水泥4000份；60目粗砂1000份；120目细砂1000份；
消泡剂聚二甲基硅氧烷5份；引气剂脂肪醇磺酸盐50份；
缓凝剂柠檬酸20份；减缩剂聚氧乙烯30份；
减水剂木质素磺酸盐10份；粘结剂水玻璃200份；水1600份。
辅助试剂：
界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯80份；
界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚20份。
实施例3：
本发明的水泥混凝土的基本组分：
硅酸盐水泥4000份；60目粗砂1000份；120目细砂1000份；
消泡剂聚二甲基硅氧烷5份；引气剂脂肪醇磺酸盐50份；
缓凝剂柠檬酸20份；减缩剂聚氧乙烯30份；
减水剂木质素磺酸盐10份；粘结剂水玻璃200份；水1600份。
辅助试剂：
界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯80份。
实施例4：
本发明的水泥混凝土的基本组分：
硅酸盐水泥4000份；60目粗砂1000份；120目细砂1000份；
消泡剂聚二甲基硅氧烷5份；引气剂脂肪醇磺酸盐50份；
缓凝剂柠檬酸20份；减缩剂聚氧乙烯30份；
减水剂木质素磺酸盐10份；粘结剂水玻璃200份；水1600份。
辅助试剂：
界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚80份。
实施例1~实施例4中的混凝土组分可以采用现有技术中任意一种方法搅拌成混凝土水泥浆，浇筑固化后进行养护即可，养护也可以采用现有技术。
实验一：实施例1混凝土与普通混凝土的性能对比
实验目的：检测实施例1混凝土与市售普通商品砼的性能差异，主要对比养护28d后的混凝土强度。商品砼采用北京建工集团有限责任公司商品混凝土中心提供的商品砼。混凝土强度的检测方法按《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010）的标准，混凝土的强度等级应按照其立方体抗压强度标准值确定。采用符号C与立方体抗压强度标准值表示。实验结果：实施例1的混凝土强度为C40；普通商品砼的混凝土强度为C30；说明本发明的混凝土强度优于商品砼。
实验二：实施例1至实施例4混凝土与金属胶结质量的对比
实验目的：验证实施例1至实施例4中四个实施例中混凝土组分对胶结质量的影响。
实验方法：
检测方法使用推出实验，实验选取钢管，钢管的两端为敞口，将钢管的一端放置在密封板上，将调配好的混凝土浇筑到钢管中，然后按照现有技术中的养护方法进行常规养护28d。养护完毕后使用推出实验进行检测。
检测过程：在100KN微机控制的具有电液伺服机的检测设备上进行，将垫块安装在检测设备带有钢制球绞支座的下传力板上，将填充有混凝土的钢管留有空隙的一端放置在垫块上，在钢管的另一端于混凝土的顶面上放置方钢，方钢的直径小于钢管。
试验初始阶段时加载速度控制为100N/S，当钢管与核心混凝土之间出现明显的非线性滑动后，记录此时的施力时间、计算当前荷载值；然后加载速度变为50N/S；荷载与钢管和混凝土之间的相对滑移分别用荷载传感器和位移传感器进行数据采集。
推出实验中可以检测的数据包括：钢管的截面周长S（mm）、钢管与混凝土竖直接触的长度L（mm）、出现滑移时的破坏荷载值P（N）。所述破坏荷载值是指在不断增加荷载的情况下，初次出现滑移时的荷载值。例如，荷载以100N/S的速率增加，当增加至10KN时位移传感器检测到位移，说明此时混凝土与圆管发生相对位移，即两者的结合表面受损，出现了滑移；此时荷载的总量值即为破坏载荷值P。
本发明的抗剪粘强度T=P/（SL）；抗剪粘强度T（MPa）的数据越高，表示粘结力越强。本发明实施例1~实施例4的抗剪粘强度，即粘结力强度如表1所示。
表1：实施例1~实施例4抗剪粘强度
| 实施例 | P | S | L | T |
| 实施例1 | 81640 | 314 | 500 | 0.52 |
| 实施例2 | 161710 | 314 | 500 | 1.03 |
| 实施例3 | 117750 | 314 | 500 | 0.75 |
| 实施例4 | 80070 | 314 | 500 | 0.51 |
从表1中可以看出，实施例1和实施例4的胶结质量相近，两者不具有显著性差异（p<5%）。实施例4与实施例1相比增加了界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚，说明界面胶粘剂助剂对界面抗剪粘接力没有影响，即单独加入助剂没有起到任何作用。
实施例3和实施例1相比，实施例3单独增加了界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯；其加入后实施例3的T值比实施例1提高了约50%，具备显著性差异，说明甲基丙烯酸丙烯酯加入到混凝土中能够提高混凝土与圆管之间的胶结力。
实施例2与实施例3相比，实施例2的实施效果最优，说明其加入的组分是最优组分，实施例2与实施例3相比增加了助剂，说明助剂加入后能够进一步提高甲基丙烯酸丙烯酯起到提高胶结力的作用。
综上所述，钢管与混凝土分离的过程中首先是破坏化学胶结力，当两者之间出现首次分离或者滑移后，化学胶结力立即消失，界面之间产生部分细碎的混凝土渣，混凝土渣增加了钢管与混凝土之间的摩擦力，混凝土与钢管之间的间隙非常小，钢管和混凝土之间具有较强的机械咬合力。当两者继续分离或者增加滑移次数后，混凝土渣被磨细，使得界面的孔隙增大，摩擦力逐渐降低，机械咬合力也逐渐减弱。
因此本发明的检测试验只检测了刚好出现滑移时的破坏荷载值，实际上是检测化学胶结力，即抗剪粘结强度。本发明通过四组单独对比的实施例可以看出，在加入甲基丙烯酸丙烯酯时能够显著的提高化学胶结力，单独加入助剂虽然不能够提高胶结力，但是能够促进甲基丙烯酸丙烯酯的有益效果，起到增益的作用。因此本发明解决了现有技术中混凝土与外壳金属之间胶结质量差的技术问题，即通过增加界面胶粘剂和助剂来提高固化后混凝土与金属表面之间的胶结强度。
实施例5
本发明的水泥混凝土的基本组分：
硅酸盐水泥4000份；50目粗砂1100份；110目细砂1200份；
消泡剂聚二甲基硅氧烷6份；引气剂脂肪醇磺酸盐60份；
缓凝剂柠檬酸30份；减缩剂聚氧乙烯20份；
减水剂木质素磺酸盐8份；粘结剂水玻璃120份；水1500份。
Claims (7)
1.一种固井施工用水泥基浮箍浮鞋，所述浮箍浮鞋包括壳体、填充材料以及单向阀，填充材料填充在壳体内部，固化后将单向阀固定在壳体内；其特征在于：所述浮箍浮鞋的填充材料为水泥混凝土，所述水泥混凝土包括以下组分：
水泥3000份~5000份；粗砂800份~1200份；细砂800份~1200份；
消泡剂3份~10份；引气剂30份~80份；缓凝剂10份~30份；
减缩剂20份~50份；减水剂5份~20份；粘结剂150份~250份；
水1500份~2000份。
2.如权利要求1所述的固井施工用水泥基浮箍浮鞋，其特征在于：所述水泥混凝土包括以下组分：
水泥4000份；粗砂1000份；细砂1000份；
消泡剂5份；引气剂50份；缓凝剂20份；
减缩剂30份；减水剂10份；粘结剂200份；
水1600份。
3.如权利要求1所述的固井施工用水泥基浮箍浮鞋，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥，所述粗砂为40目~70目粗砂，所述细砂为90目~160目细砂，所述粘结剂为耐高温粘结剂，所述缓凝剂为耐高温缓凝剂，所述减缩剂为耐高温减缩剂。
4.如权利要求1所述的固井施工用水泥基浮箍浮鞋，其特征在于：
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷或者高碳醇消泡剂；
所述引气剂为烷基苯磺酸盐类或者脂肪醇磺酸盐类引气剂；
所述缓凝剂为葡萄糖酸盐或者柠檬酸；
所述减缩剂为聚氧乙烯类减缩剂；
所述减水剂为木质素磺酸盐或者磺化三聚氰胺树脂；
所述粘结剂为水玻璃。
5.如权利要求1所述的固井施工用水泥基浮箍浮鞋，其特征在于：
所述水泥混凝土中还包括界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯50份~100份；
界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚10份~50份。
6.一种用于制备浮箍浮鞋的水泥基配方，其特征在于，包括以下组分：
水泥3000份~5000份；粗砂800份~1200份；细砂800份~1200份；
消泡剂3份~10份；引气剂30份~80份；缓凝剂10份~30份；
减缩剂20份~50份；减水剂5份~20份；粘结剂150份~250份；
界面胶粘剂甲基丙烯酸丙烯酯50份~100份；
界面胶粘剂助剂3,3',5,5'-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚10份~50份；
水1500份~2000份。
7.如权利要求6所述的水泥基配方，其特征在于：
所述水泥为硅酸盐水泥；
所述粗砂为40目~70目粗砂，所述细砂为90目~160目细砂；
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷或者高碳醇消泡剂；
所述引气剂为烷基苯磺酸盐类或者脂肪醇磺酸盐类引气剂；
所述缓凝剂为葡萄糖酸盐或者柠檬酸；
所述减缩剂为聚氧乙烯类减缩剂；
所述减水剂为木质素磺酸盐或者磺化三聚氰胺树脂；
所述粘结剂为水玻璃。
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|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102732237A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-10-17 | 成都欧美科石油科技股份有限公司 | 干井筒固井水泥浆 |
| US20120312543A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Churchill Frederick | Deepwater blow out throttling apparatus and method |
| CN103061706A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-24 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 | 一种固井用套管浮鞋 |
| CN104818958A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-08-05 | 天津德瑞克石油工具有限公司 | 一种自动灌浆式浮箍 |
| CN105016667A (zh) * | 2014-04-16 | 2015-11-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 浮箍、浮鞋用混凝土 |
-
2019
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120312543A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Churchill Frederick | Deepwater blow out throttling apparatus and method |
| CN102732237A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-10-17 | 成都欧美科石油科技股份有限公司 | 干井筒固井水泥浆 |
| CN103061706A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-24 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 | 一种固井用套管浮鞋 |
| CN105016667A (zh) * | 2014-04-16 | 2015-11-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 浮箍、浮鞋用混凝土 |
| CN104818958A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-08-05 | 天津德瑞克石油工具有限公司 | 一种自动灌浆式浮箍 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李红强: "《胶粘原理、技术及应用》", 31 January 2014, 华南理工大学出版社 * |
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