[發明專利]CO2注氣井泄壓對封隔器膠件性能的影響測試方法

有效

• 申請號: 201310466718.5
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103604738A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 馮福平;艾池;王峰;李騰;張德平;徐海粟
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

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一、?????技術領域：

本發明涉及的是CO₂驅油與地質埋存技術，具體涉及的是CO₂注氣井泄壓對封隔器膠件性能的影響測試方法。

二、背景技術：??

CO₂驅油技術是近年來提高低滲及超低滲油藏采收率的有效手段，CO₂驅油在提高油田采收率的同時還可以實現地質埋存，具有廣闊的應用前景。為了保證CO₂驅油技術的安全有效，防止CO₂泄露對驅油效果以及地面環境的危害，需要CO₂注入井具有良好的密封性，氣體不能沿井筒竄入到上部地層以及地面，因此需要將注入層段油管與套管之間的環形空間進行有效封隔。目前CO₂注氣井通常采用封隔器進行封隔的方法，注氣井封隔器在井下長期的高溫、高壓以及酸性條件下，自身會發生老化現象，降低其彈性密封能力。同時注氣井在生產過程中不可避免的會進行泄壓，而在泄壓過程中，由于泄壓速度過快，造成封隔器膠件內外壓差過大，使封隔器膠件脹破而失效，造成井內油氣竄層，或者一部分氣體直接從環空中返到地面。

因此為了保證封隔器膠件密封質量，防止井眼內CO₂氣體泄露，必須對泄壓過程中泄壓速度對封隔器膠件性能的影響進行測試，從而得出合理的CO₂注氣井泄壓速度，防止封隔器早期損壞降低密封性能。通過檢索國內外文獻目前關于CO₂對封隔器膠件性能的影響主要認為是由于高溫高壓老化以及酸性氣體腐蝕引起的，因此提出的測試方法主要是針對CO₂腐蝕對封隔器膠件性能的影響，并沒有考慮CO₂泄壓速度對封隔器膠件性能的影響。

（1）CO₂腐蝕對封隔器膠件性能影響測試方法

現有CO₂對封隔器膠件性能影響測試主要關注CO₂對封隔器膠件的腐蝕，即測試CO₂腐蝕對封隔器膠件性能的影響。實驗通常采用高溫高壓反應釜，首先設定反應釜內的實驗溫度，將樣品稱重并掛在高溫高壓釜內，根據現場實際情況向高溫高壓釜內加入一定比例的水、石油，然后向反應釜內注入一定壓力的CO₂，待反應釜溫度穩定以后記錄反應釜內的壓力，此壓力即為實驗最終壓力。保持反應釜內壓力和溫度不變的條件下靜置一段時間以后（通常為3-7天），將反應釜內的CO₂氣體放掉即進行泄壓，取出封隔器橡膠試樣干燥稱重以后再進行相應的拉伸壓縮實驗，分析不同的腐蝕條件（包括壓力、溫度、腐蝕時間、油氣水比例等）對封隔器膠件性能的影響。

（2）CO₂腐蝕對封隔器膠件性能影響測試方法的不合理之處

通過現有測試方法取出腐蝕以后的封隔器膠件，在實驗壓力較低時（10MPa以下），封隔器表面通常會出現明顯的氣泡；而在壓力較高時，封隔器膠件表面出現明顯的龜裂，甚至形成很大的斷裂面。由于室內實驗時間較短（現場封隔器使用時間一般為幾年甚至十幾年），封隔器膠件表面的龜裂及斷裂肯定不是由于CO₂腐蝕引起的，而是在實驗過程中部分高壓CO₂氣體進入封隔器膠件中，泄壓的短時間內氣泡由于內外壓差較大導致膠件破裂，因此現有測試方法所得到的CO₂腐蝕對封隔器膠件性能的影響并不完全是由于腐蝕所引起的，更主要是由于實驗過程中突然泄壓導致的封隔器膠件脹破，現有實驗方法既不能得出CO₂腐蝕對封隔器膠件性能的影響，也不能得出CO₂泄壓速度對封隔器膠件性能的影響。

（3）CO₂泄壓對封隔器膠件性能的影響測試方法難點

在標準狀況下，CO₂為無色無味的氣體，其水溶性呈弱酸性，CO₂氣體不能燃燒但易被液化。CO₂的臨界溫度為31.1℃，臨界壓力為7.38MPa，當溫度和壓力大于臨界點溫度和壓力時，二氧化碳達到超臨界狀態，超臨界狀態的二氧化碳具有許多不同于氣體也不同于液體的獨特性質，其密度接近于液體，且隨著溫度的升高而減小，隨著壓力的升高而非線性的增加，其氣體狀態方程不在符合理想氣體狀態方程，如圖1所示。