[發(fā)明專利]一種水泥漿塑態(tài)體積收縮率的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310583289.X
• 申請(qǐng)日: 2013-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103558364A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李進(jìn);李早元;郭小陽(yáng);程小偉;李明;劉健;辜濤;黃盛;林鑾;謝和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/38
• 分類號(hào): G01N33/38
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

1.一種水泥漿塑態(tài)體積收縮率的確定方法，依次包括以下步驟：

（1）獲取套管、井眼相關(guān)尺寸參數(shù)：包括套管內(nèi)半徑r_i、外半徑r_o，井眼半徑r_w；

（2）獲取套管、地層巖石相關(guān)力學(xué)參數(shù)：包括套管的彈性模量E_case、泊松比μ_case，地層巖石的彈性模量E_f、泊松比μ_f；

（3）確定油氣井相關(guān)工況參數(shù)：包括井深H，地層壓力系數(shù)P_T，電測(cè)井溫T，鉆井液密度ρ_d，水泥漿密度ρ_s、水固比w/s；

（4）結(jié)合上述實(shí)際工況，按公式P_f＝P_T·H計(jì)算儲(chǔ)層壓力P_f；按公式P_s0＝ρ_s·g·H計(jì)算水泥漿初始液柱壓力P_s0；

（5）根據(jù)Brill-Begges經(jīng)典模型，按下列公式計(jì)算水泥漿的等溫壓縮系數(shù)C_cem：

Cw=[A+B(0.05625T+1)+C(0.05625T+1)2]×10-4A=5.59062-0.0281881PfB=-0.48825+0.0032109PfC=0.058318-0.00018956Pf]]>

Ccem=w/s1+w/sCw;]]>

（6）配制水泥漿進(jìn)行失重實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)空尺寸為r_w-r_o，取模擬漿柱為1m，實(shí)測(cè)模擬井筒環(huán)空底部漿柱壓力P_s′隨時(shí)間的變化規(guī)律：P_s′(t)～t；失重實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，同步用維卡儀測(cè)試確定水泥漿的終凝時(shí)間t_終凝；

（7）計(jì)算相似比按相似性對(duì)比原則：P_s(t)＝P_s′(t)·H，確定實(shí)際工況下井底漿柱壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律：P_s(t)～t，進(jìn)而確定實(shí)際工況下孔隙壓力下降曲線：ΔP_pore(t)＝P_s0-P_s(t)；

（8）按如下水泥漿塑態(tài)體積收縮率解析計(jì)算模型計(jì)算水泥漿體積收縮率隨時(shí)間的變化關(guān)系：γ(t)～t；并由步驟6所測(cè)定的終凝時(shí)間t_終凝確定終凝時(shí)的水泥漿塑態(tài)體積收縮率：

γ=2ro2(1+μcase)[-ri2+(2μcase-1)ro2]ΔpporeEcase(ro2-ri2)(rw2-ro2)+2rw21+μfEf(rw2-ro2)Δppore+Ccem(dw2-do2)Δppore1/4π(rw2-ro2)]]>

式中：

r_i、r_o、r_w——分別表示套管內(nèi)半徑、套管外半徑、井眼半徑，mm；

A、B、C——均為任意常數(shù)，無(wú)量綱；

Δp_pore——水泥漿孔隙壓力變化值，Pa。

μ_f、μ_case——分別表示地層、套管的泊松比，無(wú)量綱；

E_f、E_case——分別表示地層、套管的彈性模量，Pa；

C_cem、C_w——分別表示水泥漿、水的等溫壓縮系數(shù)，MPa^-1；

d_w、d_o——分別表示井眼直徑、套管外徑，mm；

P——地層壓力，MPa；

T——地層溫度，℃。

w/s——水固比，無(wú)量綱；

γ——水泥漿塑態(tài)體積收縮率，%。