CN112051119A - 水泥环与岩层界面试样的制备及胶结能力评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了水泥环与岩层界面试样的制备及胶结能力评价方法，该胶结能力评价方法包括步骤：制备至少一组水泥环与岩层界面试样；测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观声学响应特征参数；测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数；通过大数据拟合，建立以宏观声学特征参数为目标函数，以宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数为自变量的函数关系。本发明将界面宏观声学响应与实验条件、水泥石性能、复杂岩芯性能以及微观水化产物中的至少一项进行有效联系，为固井界面密封能力评价提供参考与指导。

Description

水泥环与岩层界面试样的制备及胶结能力评价方法
技术领域
本发明属于石油勘探领域，具体涉及一种水泥环与岩层界面试样的制备及胶结能力评价方法。
背景技术
在石油工业中，针对钻井形成的裸眼岩层段，固井作业通过注水泥等措施加固井壁、封隔油气水层，有效保障了油气井的长效、安全、高效开发。目前，随着非常规油气藏、超深油气藏勘探开发的不断深入，复杂岩性条件下的井筒层间密封能力日益成为固井作业关注的重点。层间密封能力主要取决于环空封隔系统，其由套管-水泥环界面、水泥环本体及水泥环-岩层界面组成。由于水泥环本体具有高强度、低渗透等特点，不易形成窜流通道，因此，层间密封能力主要取决于固井界面的密封程度，特别是环境复杂、岩性多变的水泥环-岩层胶结面。
在界面密封能力实验与评价方法领域，主要以建筑行业提出的“水泥基复合材料界面过渡区”概念为研究对象，测试胶结面力学性能，主要包括界面粘结强度、界面刚度与断裂能等参数。
针对水泥环-岩层胶结能力评价，在实际施工中，主要利用声波变密度测井、伽玛密度测井及自然伽玛测井技术对界面密封能力进行测试，通过分析套管波、地层波以及环形空间密度分布，综合判断水泥环-岩层界面的胶结状况。
更具体地，通过在内外筒中灌注水泥，形成水泥环，再通过内筒下入测试仪器，对水泥环性能进行测试，这种方法难以对界面产物进行有效测定，另外由于装置尺寸较大，也不方便进行多次可重复实验，实验验证效果差。
上述手段无法准确反应固井过程中复杂物理化学反应条件下界面胶结能力的演化过程。
可见，虽然固井行业在宏观声学测试以及微观结构分析等方面开展了大量的工作，但缺少针对复杂物性地层时，缺少精准对水泥环-岩层界面的胶结状况进行评价方法。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
本发明提供一种水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，包括：
制备至少一组水泥环与岩层界面试样；
测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观声学响应特征参数；
测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数；
通过大数据拟合，建立以宏观声学特征参数为目标函数，以宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数为自变量的函数关系。
可选地，测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的界面过渡区微观性能参数具体包括：
在界面刮取粉末，利用X射线衍射(XRD)研究过渡区硅酸盐水化产物微观结构和晶体结构，配合能谱分析(EDS)确定微观水化产物参数；和/或
在界面处取切片，利用扫描电镜(SEM)研究界面形貌特征。
可选地，所述宏观声学响应特征参数包括声波衰减幅度；所述界面过渡区微观性能参数包括微观水化产物参数。
可选地，所述自变量进一步包括制备所述水泥环与岩层界面试样的实验条件参数、水泥浆性能参数、岩芯参数中的至少一项。
可选地，所述实验条件参数包括养护龄期、养护温度；所述水泥浆性能参数包括关键外加剂加量、流变参数、稠化时间、候凝时间、静胶凝强度、抗压强度；所述岩芯参数岩性、泥饼厚度、渗透率。
可选地，所述水泥环与岩层界面试样为水泥-岩芯试样或水泥-泥饼-岩芯试样；其中：
所述水泥-岩芯试样由岩芯及与所述岩芯上表面紧密贴合的水泥组成；
所述水泥-泥饼-岩芯试样由岩芯、与所述岩芯上表面紧密贴合的泥饼以及与所述泥饼上表面紧密贴合的水泥组成。
本发明另一方面提供一种水泥环与岩层界面试样的制备方法，包括：
将岩芯置于模具筒体的下部，所述模具筒体的直径与岩芯的直径相同或相近；
配置水泥浆，灌入模具筒体中；
通过高温高压养护釜进行养护；
达到养护龄期后，获取水泥环与岩层界面试样。
可选地，所述配置水泥浆，灌入模具筒体中之前，包括：在岩芯上部灌入施工用钻井液，使其在岩芯上部形成1-5mm泥饼。
本发明另一方面提供一种水泥环与岩层界面试样的制备装置，包括：
模具筒体，为筒状结构；
外壳体，套设在所述模具筒体的外侧；
两个堵头，分别设置在所述外壳体的两端，其中一个堵头设有排压孔；
压帽，通过螺纹分别与所述外壳体的两端相连。
可选地，在堵头与压帽之间设有卡簧；所述压帽设有通孔，用于供堵头的端部穿过；所述压帽设有卡簧凹槽，所述卡簧位于所述卡簧凹槽内。
本发明提供的水泥环与岩层界面试样的制备装置、方法及胶结能力评价方法，通过制备水泥环与岩层界面试样，并将界面宏观声学响应与实验条件、水泥浆性能、复杂岩芯性能以及微观水化产物中的至少一项进行有效联系，以界面宏观声学响应表征固井界面密封能力，为固井界面密封能力评价提供参考与指导。
附图说明
图1为本发明实施例提供的水泥环与岩层界面试样的制备装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水泥环与岩层界面试样的制备方法的流程示意图；
图3为本发明另一实施例提供的水泥环与岩层界面试样的制备方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的泥环与岩层界面胶结能力评价方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的测定水泥环与岩层界面试样中的声波衰减幅度的示意图；
图6为本发明实施例提供的计算得到的界面拟合声幅衰减值与实测声幅衰减值对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供一种水泥环与岩层界面试样的制备装置，用于制备水泥环与岩层界面试样，该水泥环与岩层界面试样的制备装置包括模具筒体11、外壳体12、堵头13和14、压帽15和16。其中：
模具筒体11为筒状结构，其内径与岩芯的直径相同或相近；外壳体12为筒状结构，套设在模具筒体11的外侧，在外壳体12的两端分别设有上堵头13、下堵头14。上堵头13上设有排压孔21。在本发明的一个实施例中，上堵头13与外壳体之间设有O型圈25，下堵头14与外壳体之间设有O型圈26。
在堵头与压帽之间设有卡簧；压帽设有通孔，用于供堵头的端部穿过；压帽设有卡簧凹槽，卡簧位于所述卡簧凹槽内。更具体地，上压帽15上设有通孔，用于供上堵头13的端部穿过，上压帽15通过螺纹与外壳体12相连。优选地，在上堵头13与上压帽15之间设有卡簧17，更具体地，上压帽15上设有卡簧凹槽22，一般地，该卡簧凹槽22沿上压帽上的通孔设置；卡簧17固定在上堵头13的端部并位于该卡簧凹槽22内。同样，下压帽16上设有通孔，用于供下堵头14的端部，下压帽16通过螺纹与外壳体12相连。优选地，在下堵头14与下压帽16之间设有卡簧18，更具体地，下压帽16上设有卡簧凹槽23，一般地，该卡簧凹槽23沿下压帽上的通孔设置，卡簧18固定在下堵头14的端部并位于该卡簧凹槽23内。
如图2所示，本发明提供一种水泥环与岩层界面试样的制备方法，在具体实施时，可以采用本发明提供的水泥环与岩层界面试样的制备装置，包括以下步骤：
S11、将岩芯置于水泥环与岩层界面试样的制备装置中的模具筒体的下部；
为了方便取出试样，可以在模具筒体的壁面涂抹养护油。模具筒体的直径与岩芯的直径相同或相近，使模具筒体能与岩芯紧配。岩芯可以采用标准岩芯，其直径25.4mm、长度50.8mm。
S12、配置水泥浆，灌入模具筒体中；
在具体实施时，可以先获取现场施工时采用的水泥浆参数，根据实际水泥浆参数，配置对应的水泥浆体系，以便在实验中最大限度的模拟现场施工中采用的水泥浆。上述水泥浆参数包括：关键外加剂加量、流变参数、稠化时间、候凝时间、静胶凝强度、抗压强度等。
将水泥浆灌入模具筒体中后，可以用玻璃棒充分搅拌水泥浆，使水泥浆与底面及模具筒体的壁面紧密贴合；本实施例中，上述底面为岩芯的上表面。一般地，水泥浆的上液面距模具筒体的边缘预留2-3mm距离，补充清水后，拧紧上压帽。
S13、将水泥环与岩层界面试样的制备装置放入高温高压养护釜进行养护；
本实施例中，养护压力为20.7MPa，养护温度为实际井底目标岩层环境温度，养护龄期为1d、2d、3d、5d、7d、15d、30d、60d、120d、180d、360d，可根据实际研究需要对养护龄期进行调整。
S14、达到养护龄期后，拆卸水泥环与岩层界面试样的制备装置，获取水泥环与岩层界面试样。
本实施例中获取的水泥环与岩层界面试样为水泥-岩芯试样。
如图3所示，本发明另一实施例提供一种水泥环与岩层界面试样的制备方法，在具体实施时，可以采用本发明提供的水泥环与岩层界面试样的制备装置，包括以下步骤：
S21、将岩芯置于水泥环与岩层界面试样的制备装置中模具筒体的下部；
为了方便取出试样，可以在模具筒体的壁面涂抹养护油。水泥环与岩层界面试样的制备装置中模具筒体的直径与岩芯的直径相同或相近，使模具筒体能与岩芯紧配。岩芯可以采用标准岩芯，其直径25.4mm、长度50.8mm。
S22、在岩芯上部灌入施工用钻井液，使其在岩芯上部形成1-5mm泥饼；
在具体实施时，可以通过水泥环与岩层界面试样的制备装置上的排压孔施加压差1-5MPa，使模具在井温条件下养护1-6h，最终可在岩芯上部形成1-5mm泥饼，并倒出剩余钻井液。
S23、配置水泥浆，灌入模具筒体中；
在具体实施时，可以先获取现场施工时采用的水泥浆参数，根据实际水泥浆参数，配置对应的水泥浆体系，以便在实验中最大限度的模拟现场施工中采用的水泥浆。上述水泥浆参数包括：关键外加剂加量、流变参数、稠化时间、候凝时间、静胶凝强度、抗压强度等。
将水泥浆灌入模具筒体中后，可以用玻璃棒充分搅拌水泥浆，使水泥浆与底面及模具筒体的壁面紧密贴合；本实施例中，上述底面为岩芯的上表面。一般地，水泥浆的上液面距模具筒体的边缘预留2-3mm距离，补充清水后，拧紧上压帽。
S24、将水泥环与岩层界面试样的制备装置放入高温高压养护釜进行养护；
本实施例中，养护压力为20.7MPa，养护温度为实际井底目标岩层环境温度，养护龄期为1d、2d、3d、5d、7d、15d、30d、60d、120d、180d、360d，可根据实际研究需要对养护龄期进行调整。
S25、达到养护龄期后，拆卸水泥环与岩层界面试样的制备装置，即可获取水泥环与岩层界面试样。
本实施例中获取的水泥环与岩层界面试样为水泥-泥饼-岩芯试样。
在上述步骤S11或S21之前，可以包括步骤：获取目标岩层(页岩、砂岩、泥岩、盐膏岩等)参数，包括：环境温度、原地应力、渗透率及孔隙度等，并据此制备岩芯，该岩芯可以为标准岩芯(直径25.4mm、长度50.8mm)。由于即使是相同岩性的岩芯，随着地层温度、原地应力、渗透率及孔隙度的改变，其与水泥的胶结质量也会有大幅度的变化，因此需要获取实际取到的岩芯(即目标岩层)参数，从而对岩芯特征进行描述。
本发明提供一种水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，包括步骤：
S31、制备至少一组水泥环与岩层界面试样；
可以采用本发明实施例提供的水泥环与岩层界面试样的制备方法来完成步骤S31。
S32、测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观声学响应特征参数；
上述宏观声学响应特征参数包括声波衰减幅度、声波波形、波速变化等；本实施例中，宏观声学响应特征参数采用声波衰减幅度，通过声波衰减幅度可以分析声波响应特征，判断界面胶结质量。整体而言，衰减幅度越剧烈，界面胶结质量越差。
在具体实施时，如图5所示，将水泥环与岩层界面试样30置于水浴箱31中，水浴箱可以消除自由边界对声波的影响。在水泥环与岩层界面试样的一端通过单极声波发射器32发射声波，另一端通过单极高灵敏宽频带声波接收器33(工作频率1-30kHz，频带灵敏度平均值200dB，灵敏度方差小于2dB)接收声波，并通过数据采集系统34和数据处理系统35测定水泥环与岩层界面试样中的声波衰减幅度，分析声波响应特征，判断界面胶结质量。
S33、测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数。
宏观力学性能参数包括抗压强度、抗拉强度以及抗剪强度等。
界面过渡区微观性能参数包括微观水化产物参数(如C-S-H及Ca(OH)2含量)、矿物含量分析(XRD)、化学成分分析(XRF)、粒度及比表面积分析等。
测试界面过渡区微观性能参数时，需要在水泥环与岩层界面试样界面处取样，测试界面过渡区微观性能，具体方法为：
在界面处取切片，利用扫描电镜(SEM)研究界面形貌特征；和/或
在界面刮取粉末，利用X射线衍射(XRD)研究过渡区硅酸盐水化产物微观结构和晶体结构，配合能谱分析(EDS)确定微观水化产物参数(界面典型的水化产物含量)，如水化硅酸钙(C-S-H)及氢氧化钙(Ca(OH)2)。
S34、通过大数据拟合，建立以宏观声学特征参数为目标函数，以宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数为自变量的函数关系。由于现场测定固井质量的最主要和普遍的手段就是声波测井，因此选择宏观声学特征参数为目标函数最有意义。
在本发明的另一实施例中，可以先行获取实验条件参数、水泥浆性能参数、岩芯参数中的至少一项并将其作为自变量，即此时，建立的是以宏观声学特征参数为目标函数，以宏观力学性能参数、界面过渡区微观性能参数、实验条件参数、水泥浆性能参数、岩芯参数中的至少一项为自变量的函数关系。即可以基于大数据拟合方法，通过多元线性或非线性拟合，建立形式如y＝f(x1,x2,x3,…xn)的函数关系式。
上述实验条件参数包括养护龄期、养护温度等。水泥浆性能参数包括关键外加剂加量、流变参数、稠化时间、候凝时间、静胶凝强度、抗压强度等。岩芯参数包括岩性、泥饼厚度、渗透率等。
举例来说，当在步骤S31中，制备不同实验条件的水泥环与岩层界面试样10组。步骤S32中，测试10组水泥环与岩层界面试样的声幅衰减幅度A。步骤S33中，测试10组水泥环与岩层界面试样的宏观抗剪强度S；测试10组水泥环与岩层界面试样的界面Ca(OH)2含量C。步骤S34中，可以先将步骤S32、S33中的参数进行归纳，如下表1所示。
表1水泥环与岩层界面试样实验参数汇总表
Figure BDA0002085470190000091
基于表1，以声幅衰减幅度A为目标函数，以实验温度T、界面抗剪强度S以及Ca(OH)2含量C为自变量，通过多元线性拟合，确定函数关系式：
A＝-0.6T+26.8S-1.34C+65.9 (1)
通过该式计算得到的界面拟合声幅衰减值与实测声幅衰减值对比如图6所示，其相关性系数大于0.97，拟合精度较高。凭借该式，可以对相似实验参数条件下的水泥环与岩层界面试样界面宏观声学响应进行拟合，并对界面密封能力进行预测。一般情况下，声幅衰减幅度越小，界面密封能力越强。
本发明提供的水泥环与岩层界面试样的制备装置、方法及胶结能力评价方法，使试样中具备水泥环与岩层的界面，而不是一个水泥环，本发明将界面宏观声学响应与实验条件、水泥石性能、复杂岩芯性能以及微观水化产物中的至少一项进行有效联系，为固井界面密封能力评价提供参考与指导。本发明适用范围广，满足不同岩性、不同温度、压力以及不同水泥浆体系要求，可为油气水层界面劣化机理提供坚实的实验基础，为界面强化水泥浆体系优化与相关固井工艺完善提供指导与参考。
本发明针对水泥环与岩层胶结能力密封能力劣化机理研究不充分的问题，结合页岩气井、深井高压气井、含泥岩及盐膏岩井等复杂层段固井技术需求，提供了界面胶结能力评价方法，揭示含油气水层界面劣化机理，为界面强化水泥浆体系优化与相关固井工艺完善提供指导与参考。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，其特征在于，包括：
制备至少一组水泥环与岩层界面试样；
测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观声学响应特征参数；
测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数；
通过大数据拟合，建立以宏观声学特征参数为目标函数，以宏观力学性能参数和/或界面过渡区微观性能参数为自变量的函数关系。
2.根据权利要求1所述水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，其特征在于，测试所述至少一组水泥环与岩层界面试样的界面过渡区微观性能参数具体包括：
在界面刮取粉末，利用X射线衍射(XRD)研究过渡区硅酸盐水化产物微观结构和晶体结构，配合能谱分析(EDS)确定微观水化产物参数；和/或
在界面处取切片，利用扫描电镜(SEM)研究界面形貌特征。
3.根据权利要求1所述水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，其特征在于，所述宏观声学响应特征参数包括声波衰减幅度；所述界面过渡区微观性能参数包括微观水化产物参数。
4.根据权利要求1所述水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，其特征在于，所述自变量进一步包括制备所述水泥环与岩层界面试样的实验条件参数、水泥浆性能参数、岩芯参数中的至少一项。
5.根据权利要求4所述水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，其特征在于，所述实验条件参数包括养护龄期、养护温度；所述水泥浆性能参数包括关键外加剂加量、流变参数、稠化时间、候凝时间、静胶凝强度、抗压强度；所述岩芯参数岩性、泥饼厚度、渗透率。
6.根据权利要求1所述水泥环与岩层界面胶结能力评价方法，其特征在于，所述水泥环与岩层界面试样为水泥-岩芯试样或水泥-泥饼-岩芯试样；其中：
所述水泥-岩芯试样由岩芯及与所述岩芯上表面紧密贴合的水泥组成；
所述水泥-泥饼-岩芯试样由岩芯、与所述岩芯上表面紧密贴合的泥饼以及与所述泥饼上表面紧密贴合的水泥组成。
7.一种水泥环与岩层界面试样的制备方法，其特征在于，包括：
将岩芯置于模具筒体的下部，所述模具筒体的直径与岩芯的直径相同或相近；
配置水泥浆，灌入模具筒体中；
通过高温高压养护釜进行养护；
达到养护龄期后，获取水泥环与岩层界面试样。
8.根据权利要求7所述水泥环与岩层界面试样的制备方法，其特征在于，所述配置水泥浆，灌入模具筒体中之前，包括：在岩芯上部灌入施工用钻井液，使其在岩芯上部形成1-5mm泥饼。
9.一种水泥环与岩层界面试样的制备装置，其特征在于，包括：
模具筒体，为筒状结构；
外壳体，套设在所述模具筒体的外侧；
两个堵头，分别设置在所述外壳体的两端，其中一个堵头设有排压孔；
压帽，通过螺纹分别与所述外壳体的两端相连。
10.根据权利要求9所述水泥环与岩层界面试样的制备装置，其特征在于，在堵头与压帽之间设有卡簧；所述压帽设有通孔，用于供堵头的端部穿过；所述压帽设有卡簧凹槽，所述卡簧位于所述卡簧凹槽内。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113310772A (zh) * 2021-07-01 2021-08-27 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种用于固井第二界面剪切强度参数测试的试样制备方法
CN113607535A (zh) * 2021-08-05 2021-11-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 用于固井界面密封能力测试的试样及其制备方法
CN113984652A (zh) * 2021-10-19 2022-01-28 中国石油大学(北京) 一种套管水泥环界面切向胶结参数测试方法
CN114060006A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 西南石油大学 一种射孔后水泥环强度和密封性能测试装置及其使用方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1098472A (zh) * 1993-08-06 1995-02-08 西安石油勘探仪器总厂 声波水泥胶结固井质量测井方法
CN101017157A (zh) * 2006-09-30 2007-08-15 中国海洋石油总公司 水泥环界面剪切强度和抗压强度的分析方法
CN101666780A (zh) * 2009-10-13 2010-03-10 北京工业大学 基于微观形貌的非完好界面接触状态非线性超声评价方法
CN104345088A (zh) * 2013-08-07 2015-02-11 中国石油天然气股份有限公司 一种利用超声波室内评价固井二界面胶结质量的方法
CN104500034A (zh) * 2014-12-29 2015-04-08 西南石油大学 一种评价压力变化对水泥环完整性影响的装置及方法
CN205981827U (zh) * 2016-08-03 2017-02-22 中国石油化工股份有限公司 一种耐高温高压水泥石力学性能测试养护浆杯
CN106771096A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 西南石油大学 一种固井水泥环封隔能力动态测试装置及实验方法
CN109611079A (zh) * 2018-12-10 2019-04-12 中海石油(中国)有限公司 一种水泥环胶结界面整体评价声波测试装置及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1098472A (zh) * 1993-08-06 1995-02-08 西安石油勘探仪器总厂 声波水泥胶结固井质量测井方法
CN101017157A (zh) * 2006-09-30 2007-08-15 中国海洋石油总公司 水泥环界面剪切强度和抗压强度的分析方法
CN101666780A (zh) * 2009-10-13 2010-03-10 北京工业大学 基于微观形貌的非完好界面接触状态非线性超声评价方法
CN104345088A (zh) * 2013-08-07 2015-02-11 中国石油天然气股份有限公司 一种利用超声波室内评价固井二界面胶结质量的方法
CN104500034A (zh) * 2014-12-29 2015-04-08 西南石油大学 一种评价压力变化对水泥环完整性影响的装置及方法
CN205981827U (zh) * 2016-08-03 2017-02-22 中国石油化工股份有限公司 一种耐高温高压水泥石力学性能测试养护浆杯
CN106771096A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 西南石油大学 一种固井水泥环封隔能力动态测试装置及实验方法
CN109611079A (zh) * 2018-12-10 2019-04-12 中海石油(中国)有限公司 一种水泥环胶结界面整体评价声波测试装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐壁华等: "高温高压下油井水泥环胶结强度测试新方法", 《钻井工程》, vol. 36, no. 11, pages 66 - 68 *
杨秀天等: "调整井固井弱界面问题探讨", 《钻井液与完井液》, vol. 27, no. 5, pages 55 - 57 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113310772A (zh) * 2021-07-01 2021-08-27 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种用于固井第二界面剪切强度参数测试的试样制备方法
CN113310772B (zh) * 2021-07-01 2022-07-01 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种用于固井第二界面剪切强度参数测试的试样制备方法
CN113607535A (zh) * 2021-08-05 2021-11-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 用于固井界面密封能力测试的试样及其制备方法
CN113984652A (zh) * 2021-10-19 2022-01-28 中国石油大学(北京) 一种套管水泥环界面切向胶结参数测试方法
CN114060006A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 西南石油大学 一种射孔后水泥环强度和密封性能测试装置及其使用方法
CN114060006B (zh) * 2021-11-26 2023-11-03 西南石油大学 一种射孔后水泥环强度和密封性能测试装置及其使用方法

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