[發(fā)明專利]以水泥石滲透率評價固井水泥環(huán)自修復性能的方法

有效

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• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN103983761A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 李明;劉萌;郭小陽;李早元;程小偉;劉健;楊雨佳;辜濤;黃盛;鄧楊
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N33/38
• 分類號: 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

技術領域

本發(fā)明涉及油氣田勘探開發(fā)領域固井過程中以水泥石滲透率評價固井水泥環(huán)自修復性能的方法。

背景技術

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，固井作業(yè)所面臨的井況越來越復雜：油氣井越來越深，井身結構越來越復雜，環(huán)空漿柱結構設計更為困難；井底溫度、壓力越來越高。套管試壓對水泥石的自身能力提出了特殊要求，需要保證地層-套管-水泥環(huán)自身能力的協(xié)調(diào)性；特別是大規(guī)模使用強化開采措施，水泥環(huán)微裂縫問題嚴重制約水泥環(huán)的長期密封性能及油氣井的建設發(fā)展。為保證水泥環(huán)的長期密封完整性，單純追求水泥環(huán)力學強度性能已經(jīng)遠不能滿足現(xiàn)代固井工藝的要求，自修復水泥漿是解決水泥環(huán)微裂縫的一項新技術，該技術對改善水泥環(huán)密封完整性有重要作用。因此，賦予水泥環(huán)以微裂縫自修復性能勢在必行。

目前，許多國內(nèi)外企業(yè)都在積極開發(fā)研制自修復水泥漿，如斯倫貝謝公司的FUTUR活性固化水泥，哈里伯頓公司的LifeCem或LifeSeal水泥，天津中油渤星工程科技有限公司的刺激響應型聚合物技術，南京工業(yè)大學開發(fā)的油井水泥油氣觸發(fā)自修復材料等。

但通過對自修復技術在其他領域的研究發(fā)現(xiàn)，關于對自修復水泥的微裂縫自修復性能的評價，一般以抗壓強度恢復率來評價自修復性能，而抗壓強度并不能夠反映地層流體在水泥環(huán)微裂縫中的滲流情況，而滲透率可以反映地層流體在水泥環(huán)微裂縫中的滲流情況。目前，還沒有基于滲透率的量化方法來有效判定和評價固井水泥石(環(huán))是否具有自修復性能。由于缺失一套完整的評價方法和行業(yè)標準，自修復水泥漿技術的發(fā)展受到嚴重的制約。

為克服上述現(xiàn)有技術的不足，通過總結分析現(xiàn)有的自修復性能評價方法，對比材料領域、混凝土領域、固井領域的特點與不同，本發(fā)明提供的一種以水泥石滲透率評價固井水泥環(huán)自修復性能的方法，具有重大的理論和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供以水泥石滲透率評價固井水泥環(huán)自修復性能的方法，該方法將連續(xù)不間斷水泥石滲透率測試和氣體(氦氣)滲透率測試相結合，所需要用到的巖心驅(qū)替裝置等儀器已廣泛應用于油田及室內(nèi)實驗，操作簡單方便，切實可行，可在不同壓力、溫度環(huán)境下工作，并對固井水泥環(huán)微裂縫進行有效模擬，從而量化評價固井水泥環(huán)的自修復性能。

為達到以上技術目的，本發(fā)明提供以下技術方案。

以水泥石滲透率評價固井水泥環(huán)自修復性能的方法，依次包括以下步驟：

(1)制備固井用自修復水泥漿，然后將其灌入模具中，在設定的溫度、壓力條件下養(yǎng)護一定時間使其凝固成水泥石；

(2)在水泥石上取多個相同的巖心(巖心尺寸Φ25mm×50mm)，編號S、S₁、S₂、…、S_n，其中n＝1～5，選取巖心S為標準件，測試其完全壓裂時的抗壓強度；

(3)以標準件巖心S的抗壓強度為基準，將巖心S₁、S₂、…、S_n分別進行不同程度的預損傷；

(4)將預損傷后的巖心S₁、S₂、…、S_n烘干24h，分別測試巖心S₁、S₂、…、S_n的氣體滲透率K_前1、K_前2、…、K_前n；

(5)設定測試溫度、壓力，將巖心S₁、S₂、…、S_n放入滲透率測試儀器中，連續(xù)通入地層流體或模擬地層流體8～12h，測試其滲透率變化，觀察自修復材料的響應時間和裂縫的修復時間；

(6)再次將巖心S₁、S₂、…、S_n烘干24h，分別測試通入流體后的巖心S₁、S₂、…、S_n的氣體滲透率K_后1、K_后2、…、K_后n；

(7)判定修復情況，若K_后n＜K_前n，認為該水泥石具有自修復微裂縫的功能，若K_后n≥K_前n，則認為該水泥石無自修復微裂縫的功能；

(8)計算自修復率，自修復率＝[(K_前n－K_后n)/K_前n]×100％。