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为了提高水泥浆胶结质量，防止固井后油气水窜，提出了利用脉冲振动技术来消除水泥浆胶凝失重、提高水泥石密实性、改善水泥浆性能、提高水泥浆胶结质量的脉冲振动固井新技术。
本论文针对顶部脉冲振动固井，采用室内模拟实验、理论研究、现代岩心分析技术和现场试验验证等研究方法，对脉冲振动波传播规律和脉冲振动处理后水泥浆性能、水泥石微观结构、脉冲振动提高固井质量机理等进行了系统研究，研制开发了新型现场脉冲振动固井装置，形成了一套较成熟的配套脉冲振动固井技术。主要内容包括：
1．研制开发出了新型脉冲振动室内实验模拟评价装置并申报了国家发明专利。利用该装置，分别测试了常规水泥浆和低失水水泥浆体系经过不同振动频率、振幅的脉冲振动后，脉冲振动对抗压强度、胶结强度、游离液、初终凝时间等水泥浆性能的影响。实验结果表明：通过脉冲振动可以有效地改善水泥浆性能，水泥石的胶结强度平均提高了11～22％，水泥浆的初凝时间平均缩短了3％，初终凝过渡时间平均缩短了12～17％，水泥石的抗压强度平均提高了10～14％，水泥浆稠度系数K平均降低16～63％，自由液略有增大。
2．利用电镜扫描、X衍射、压汞实验等现代岩心分析手段，对比分析了脉冲振动处理后的水泥石微观结构、水化产物和水泥石孔隙特征的变化规律。实验证明，脉冲振动可以促进了水泥水化反应，改善水泥石的微观结构，阐述脉冲振动改善水泥石质量的机理。
3．通过对水泥水化过程分析，结合室内实验，分析了水泥水化过程中水泥浆失重特性，建立了水泥浆静胶凝强度与水泥浆失重的关系，阐述了利用脉冲振动固井技术消除水泥浆的静切力、减少水泥浆失重和防止环空气窜的机理。
4．根据脉冲振动波偏微分波动方程，研究确定了脉冲振动方程边界条件，并采用Laplace变换方法求解出了波动方程的解析解。同时，根据井口脉冲振动固井特点，推导出了井口脉冲压力传播衰减简化方程，为脉冲振动固井优化设计提供了理论依据。
5．为实现对候凝过程中的水泥浆实施脉冲振动，研制开发了新型井旦脉冲振动固井装置，并申报了国家发明专利。经过10多口井的现场应用，大幅度提高了水泥浆胶结质量，有效地防止了固井后环空气窜，取得了很好的现场应用效果。