[發(fā)明專利]一種利用超聲波室內評價固井二界面膠結質量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310341911.6
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN104345088B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 胥志雄;李曉春;梁紅軍;袁中濤;李鍵;郭小陽;李早元;李明;周超;程小偉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權代理有限責任公司11138
• 代理人: 劉映東

技術領域

本發(fā)明涉及固井二界面領域，特別涉及一種利用超聲波室內評價固井二界面膠結質量的方法。

背景技術

固井是指在已經(jīng)鉆成的井眼內下入一定尺寸的套管，并在套管與井壁之間的環(huán)形空間中注入水泥漿，從而進行封固的作業(yè)。在固井過程中，在套管與井壁之間的環(huán)形空間中注入水泥漿后會形成水泥環(huán)（石），水泥環(huán)（石）與地層（或套管）之間的膠結面即為固井二界面，其模型示意圖如圖1所示。固井的目的是封隔疏松、易塌、易漏等復雜地層；封隔套管外環(huán)形空間的油、氣、水層，防止互相串通；形成油氣通道；安裝井口裝置，控制油氣流，以利于安全鉆井和保證油井的長期生產(chǎn)。而固井二界面的膠結質量的好壞直接影響到固井的質量，進而影響到鉆井的安全性和油井生產(chǎn)的長期性。

在國內外的石油工程中，通過模擬固井二界面，進行室內評價固井二界面的膠結質量，不僅可以考察固井二界面的封固能力，也為探索提高二界面的膠結質量的方法提供依據(jù)。目前，室內評價固井二界面的膠結質量主要采用機械式剪切法。該方法按照如下步驟進行操作：首先在高溫高壓條件下，在圓柱形人造巖心上包覆一層鉆井液濾餅；然后將帶有濾餅的巖心放入固結模具中，在模具中帶有濾餅的巖心周圍注入水泥漿并在一定條件下進行養(yǎng)護；最后將養(yǎng)護好的膠結模型放在壓力試驗機上進行測試，通過剪切作用，將巖心壓脫，測試巖心與水泥環(huán)的膠結強度。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題：

采用機械式剪切法對固井二界面的膠結質量進行室內評價的現(xiàn)有技術中，由于固井二界面膠結模型會一次性被破壞，因此不能判斷同一樣品的固井二界面膠結質量隨養(yǎng)護時間連續(xù)變化的情況；同時，該方法操作復雜，不適合在實驗室進行大量實驗時使用。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明實施例提供了一種利用超聲波室內評價固井二界面膠結質量的方法。所述技術方案如下：

一種利用超聲波室內評價固井二界面膠結質量的方法，所述方法按照如下步驟進行操作：

1）將固井二界面膠結模型置于超聲儀的發(fā)射換能器與接收換能器之間的位置，并將發(fā)射換能器表面與固井二界面膠結模型表面粘接，接收換能器表面與固井二界面膠結模型表面粘接，所述固井二界面膠結模型用于模擬實際固井作業(yè)中的固井二界面；

2）啟動超聲儀，發(fā)射換能器發(fā)射的聲波經(jīng)過所述固井二界面膠結模型，由接收換能器接收，接收的聲波經(jīng)過處理后，獲得聲波信號中的首波幅度和聲速；

3）根據(jù)步驟2）所述的操作程序，測量通過模擬不同養(yǎng)護時間的固井二界面膠結模型的聲波的首波幅度和聲速，由此判斷所述固井二界面的膠結質量隨養(yǎng)護時間連續(xù)變化的情況。

具體地，步驟1）中所述的固井二界面膠結模型由人造巖心、人造巖心上的濾餅和水泥環(huán)構成；其中，所述人造巖心用于模擬地層巖石，人造巖心上的濾餅用于模擬鉆井過程中鉆井液在壓差作用下向地層滲濾后在地層巖石表面形成的濾餅，所述水泥環(huán)用于模擬固井注水泥后套管與地層巖石之間的水泥環(huán)。

具體地，步驟1）中所述固井二界面膠結模型按照如下操作程序制備：首先選取人造巖心，然后模擬井下條件在所述人造巖心的側面形成濾餅，隨后將上述帶濾餅的人造巖心放入模具中，在模具中向所述人造巖心周圍加入水泥漿，最后將模具放入恒溫水浴鍋或高溫高壓養(yǎng)護釜中進行養(yǎng)護，得到固井二界面膠結模型。

具體地，所述人造巖心為圓柱形。

具體的，所述固井二界面膠結模型為正方體形。

具體地，步驟1）中所述的粘接采用的粘合劑為水溶性高分子凝膠耦合劑。

具體地，步驟1）中所述粘結采用的操作程序如下：將所述水溶性高分子凝膠耦合劑涂覆在發(fā)射換能器表面、固井二界面膠結模型表面和接收換能器表面，然后將涂覆了水溶性高分子凝膠耦合劑的發(fā)射換能器表面、固井二界面膠結模型表面粘結在一起，將涂覆了水溶性高分子凝膠耦合劑的接收換能器表面與固井二界面膠結模型表面粘結在一起。

具體地，步驟2）所述的“接收的聲波經(jīng)過處理”中的“處理”包括：放大濾波、采樣、數(shù)模轉換和計算機軟件波形分析。

具體地，在步驟3）中所述的“判斷所述固井二界面的膠結質量隨養(yǎng)護時間連續(xù)變化的情況”之前還包括：繪制首波幅度對養(yǎng)護時間的變化曲線、聲速對養(yǎng)護時間的變化曲線。

具體的，所述步驟3）中所述判斷所述固井二界面的膠結質量隨時間連續(xù)變化的情況包括判斷不同水泥漿密度形成的所述固井二界面的膠結質量隨時間連續(xù)變化的情況，以及判斷相同水泥漿密度形成的所述固井二界面的膠結質量隨時間連續(xù)變化的情況。