[發明專利]一種評價酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的方法

有效

• 申請號: 201110343762.8
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN103091234A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 鄭友志;唐庚;佘朝毅;付永強;馬發明;郭建華;劉祥康;盧亞鋒;洪玉奎;周浪
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種可用于評價酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的方法。

背景技術

目前國內的高溫深井，如塔里木克拉，四川羅家寨等氣田的部分氣井不同程度地出現環空帶壓現象，環空帶壓是復雜天然氣井工程領域的主要安全問題，其帶來的危害主要有：(1)環空竄流導致環空井口或地表冒氣，使大量天然氣散失，降低了天然氣產量，如2009年10月，大慶徐深8-平1井天然氣滲漏事故等；(2)氣井含H₂S等有毒氣體時，地表滲氣會嚴重威脅到人民群眾的生命安全，如羅家寨12·23和3·25事件；(3)竄流降低增產措施的效果，使產層得不到合理的開采；(4)竄流使套管遭受流體的侵蝕和腐蝕，降低了套管的強度和使用壽命；(5)當氣體竄入套管內部，還會影響下部井段生產層的繼續發現和造成錯誤判斷；(6)井下不同壓力系統在層間竄流，不僅降低了采收率，還影響了氣田的合理開發；等等。

目前，國內羅家寨、渡口河、鐵山坡、臥龍河等氣田飛仙關組氣藏H₂S含量為10％～16％，龍崗氣田H₂S含量為30～180g/m³。高H₂S不僅對井下和地面高強度鋼材造成嚴重腐蝕，其強毒性也直接威脅到人身安全，鉆完井風險大。在地層(氣層)—水泥環—套管這一井下系統中，固井水泥環是阻止H₂S、CO₂等酸性介質腐蝕的第一道屏障。因此，井下管材受酸性氣體腐蝕要達到治“本”，必須注重對防腐蝕水泥漿體系的研究。而對防腐蝕水泥體系進行研究，首先必須弄清楚水泥石在酸性環境下腐蝕的本質，才能有針對性地采取相應的防腐措施，從根本上提高酸性氣井的固井質量。

針對上述情況，黃柏宗、林恩平、呂光明等人于1999年(黃柏宗，林恩平，呂光明等.固井水泥環柱的腐蝕研究[J].油田化學，1999，16(4)：377-383)，郭志勤、趙慶、燕平等人于2004年(郭志勤，趙慶，燕平等.固井水泥石抗腐蝕性能的研究[J].鉆井液與完井液，2004，21(6)：37-40.)，馬開華，周仕明，初永濤等人于2008年(馬開華，周仕明，初永濤等.高溫下H₂S氣體腐蝕水泥石機理研究[J].石油鉆探技術，2008，36(6)：4-8)，嚴思明、王杰、卿大詠等人(嚴思明，王杰，卿大詠等.硫化氫對固井水泥石腐蝕研究[J].油田化學，2010，27(4)：366-370)和徐璧華、宋茂林、李霜等人(徐璧華，宋茂林，李霜等.水泥石抗鹽防CO₂/H₂S腐蝕研究[J].鉆井液與完井液，2010，27(5)：58-60)以及張聰、張景富、彭邦洲等人(張聰，張景富，彭邦洲等.CO₂腐蝕油井水泥石的深度及預測模型[J].硅酸鹽學報，2010，38(9)：1782-1787)于2010年分別對固井水泥環受酸性介質腐蝕狀況進行了不斷地探索。通過對國內外文獻資料的調研，發現以往的腐蝕實驗均是采用將水泥石樣品完全浸泡在酸性環境下進行試驗的實驗手段，這種實驗方法的缺點在于：實際上，氣井井下水泥環受到腐蝕是從氣層和水泥環的接觸界面開始的，而并非水泥環整體、全面、同時受到腐蝕，因此以往水泥石受酸性介質腐蝕的實驗結果與實際情況并不完全符合。

采用水泥石樣品完全浸泡的實驗方法，對川渝氣井M井5寸尾管水泥石(FS-31L+SD10水泥漿體系，密度1.88g/cm³)受H₂S、CO₂氣體腐蝕后腐蝕深度進行了實驗(水泥石直徑25mm；腐蝕試驗總壓10MPa，溫度為100℃)，結果表明：水泥石在1MPaCO₂和3MPaCO₂環境下，腐蝕7天后其腐蝕深度分別為1.5mm和3.5mm；水泥石在3MPaH₂S、6MPaH₂S、3MpaH₂S+1MPaCO₂、3MpaH₂S+3MPaCO₂四種環境下，腐蝕7天后其腐蝕深度均為擊穿(腐蝕深度25mm)。