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我国是遭受地震危害很严重的国家,全球三分之一的大地震发生在我国。近年来,世界各地地震频发,对人类的生命财产造成了巨大威胁,人们对地震也是谈之色变。地震灾害为什么会成为群害之首,主要原因是人们对地震的预报尚存在一些困难,因此准确的对中强地震进行预报是减少地震灾害的根本手段,目前国内外在地震预报上都投入了大量的人力、物力和财力,其中,对地下流体的监测便是震前预警的重要内容之一。
武汉地震台地下流体观测井为地震监测提供井下指定深度的承压水流体,尽可能的使流体物理、化学上的变化规律只受地震的影响;能不能达到该目的除了钻井以外,更重要是怎样固井,采用什么样固井工艺才能保证该流体井能达到预期的要求;另外,固井作业在整个钻井施工中都占有着重要的地位,是考察钻井质量的重要因素之一。
近年来,固井技术得到了很快的发展,提出了一些新的固井概念,发展了一些新的固井理论,研制出了一些固井的新材料和固井的新装备;如微环隙窜流理论、高密度水泥浆优化设计、泥浆转化为水泥浆技术、计算机固井软件等,都意味着固井技术的科技进步。
本文通过工程实践和理论分析对武汉地震台地下流体观测井特殊固井工艺作出了探讨与分析。对传统油气井固井时的套管柱强度设计和注水泥技术都进行了较为深入的了解;运用材料力学和弹性力学对不同受力情况下套管的强度进行了理论分析,并根据武汉地震台地下流体观测井套管实际受载情况对其进行了强度校核;对水泥浆的流变特性进行了分析,并对旋转粘度计和毛细管粘度计工作原理进行了深入理解,在此基础上提出了旋转粘度计剪切速率产生的角速度为什么不产生粘性阻力的疑问;对固井所用水泥浆量进行了设计。最后,针对武汉地震台地下流体观测井对固井的特殊要求,在项目组全体成员的努力下,提出了一套符合实际情况的分层注浆固井方案;对固井时用到的自制注浆仪器的工作原理进行了介绍;对固井时用到的膨胀橡胶的膨胀率和受力特性进行了综合评价;对分层注浆固井技术在实施时应注意的问题进行了全面的概括和分析,并提出了自己的建议。