[發明專利]評價水泥漿防竄能力的方法

有效

• 申請號: 201310126455.3
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN103245595A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 滕學清;郭小陽;李寧;李早元;艾正青;李明;王春生;程小偉;劉德英;劉洋;文志明;黃盛;周曉紅;辜濤;黎家英
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;C09K8/467
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明涉及水泥漿防竄性能評價技術領域，特別涉及一種評價水泥漿防竄能力的方法。

背景技術

氣竄也稱為氣體連通或氣體泄漏（Carter等，1970年）、環空氣體流動（Garcia和Clark，1976年）、氣竄（Parcevaux等，1983年）、固井后流動（Webster和Eikerts，1979年）或氣體侵入（Bannister等，1983年），是由于固井后環形空間有效液柱壓力低于氣層壓力，造成氣體侵入并沿環空向井口運移的現象。氣竄幾乎是所有天然氣井固井都存在的一個潛在問題，氣體在井下高低壓層間竄流會造成油氣資源損失，而竄至井口輕則使井口帶一定壓力，嚴重時井口冒油冒氣甚至發生不可控井噴，可能導致一口井的報廢。固井后環空氣竄(GAS?FLOW?IN?ANNULARS?AFTER?CEMENTTING)是一個多年來困擾世界石油工程界，至今仍未能很好解決的技術難題。

地質特性、儲層物性、井眼條件、鉆井液、固井工藝、水泥漿材料體系與設計、注水泥工具與頂替工藝技術措施、井口裝備等，使保證固井質量成為一項典型的復雜系統工程；水泥是固井的主要材料，探尋水泥漿防竄關鍵性能參數及評價方法，最終形成量化設計指標，既是提高水泥漿防竄能力的關鍵，又是對這一難題的挑戰。目前，國內防竄評價方法眾多，基本沿用國外觀點，方法莫衷一是。水泥是一種水硬性時變膠凝材料，其轉變為液塑狀態后，是發生氣侵的危險時期，水泥漿結構由凝聚網向結晶網轉化，組織、結構、性能異常復雜，沒有經典的、可依據的成熟理論；許多天然氣井采用目前流行的防竄措施嚴格控制了水泥漿體系失水和稠化過渡時間，固井后仍然發生了氣竄現象；而對于水泥漿由液態轉為液塑態這一危險時期內，水泥漿滲透率的變化對水泥漿防竄性能的影響尚無研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種滿足固井設計要求，減小和防止氣竄的發生的評價水泥漿防竄能力的方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種評價水泥漿防竄能力的方法，其包括：

測量水泥漿靜膠凝強度過渡時間；

測量氣竄流量及對應氣竄時水泥漿柱頂部壓力與底部壓力，并根據下式計算出水泥漿氣侵危險時間內滲透率：

k=2p3qLμ(p32-p22)A]]>，式中，

所述k表示滲透率，單位為mD；

所述p₂表示氣竄試驗時施加在水泥漿柱頂部壓力，所述p₃表示氣竄試驗時施加在水泥漿柱底部壓力，單位為Pa；

所述μ表示氣體粘度，單位為Pa·s；

所述A表示水泥漿柱截面積，單位為m²；

所述L表示水泥漿柱長度，單位為m；

所述q表示氣竄流量，單位為m³/s；

根據下式，結合所述水泥漿靜膠凝強度過渡時間，求解得到氣竄距離：