[發(fā)明專(zhuān)利]一種評(píng)價(jià)油井水泥石彈性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610194964.3
• 申請(qǐng)日: 2016-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105784482B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉健;李早元;張興國(guó);程小偉;李明;郭小陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 成都市輔君專(zhuān)利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

本發(fā)明公開(kāi)了一種評(píng)價(jià)油井水泥石彈性的方法，包括：(1)配制、預(yù)制作對(duì)比的水泥漿，加壓養(yǎng)護(hù)成水泥石；(2)繪制水泥石軸向應(yīng)力?軸向應(yīng)變?徑向應(yīng)變?體積應(yīng)變曲線；(3)計(jì)算水泥石的楊氏模量，得出柔度；(4)由水泥石體積應(yīng)變曲線拐點(diǎn)確定軸向應(yīng)變的彈性應(yīng)變極限，從彈性應(yīng)變極限點(diǎn)向橫軸作垂線，該垂線與軸向應(yīng)變曲線、橫軸構(gòu)成三角形，計(jì)算其面積，得到彈性比功；(5)以柔度為橫坐標(biāo)，彈性比功為縱坐標(biāo)，作直角坐標(biāo)系，取第一象限作為水泥石彈性圖；(6)以某一水泥石的彈性坐標(biāo)點(diǎn)在彈性圖上劃分彈性對(duì)比區(qū)間，進(jìn)行彈性大小對(duì)比。本發(fā)明能對(duì)普通油井水泥和彈性韌性改造水泥的彈性效果進(jìn)行直觀、明確地評(píng)價(jià)，且實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，成本低，易于推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油井水泥固化后形成水泥石的彈性評(píng)價(jià)方法，主要用于評(píng)價(jià)普通油井水泥經(jīng)過(guò)彈性韌性改造后形成的彈性水泥、柔性水泥、韌性水泥或彈韌性水泥等所具備的彈性。

背景技術(shù)

油氣井水泥環(huán)的完整性對(duì)保持層間封隔，預(yù)防環(huán)空油氣水竄，避免環(huán)空帶壓起著關(guān)鍵性的作用。在油氣井建井及后期生產(chǎn)過(guò)程中，水泥環(huán)要承受由試壓、井筒工作液密度變化、完井、射孔、試油、壓裂、開(kāi)采等一系列工況直接產(chǎn)生的應(yīng)力作用或間接由工況溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用，特別是儲(chǔ)氣庫(kù)井，由于其長(zhǎng)期的注采工作制度，水泥環(huán)要承受長(zhǎng)期的交變應(yīng)力作用(K.Ravi,M.Bosma.Safe and Economic Gas Wells through Cement DesignforLife of the Well.SPE75700,2002)。在各種復(fù)雜應(yīng)力作用下保持完整性，水泥環(huán)必須有足夠的變形能力，與套管、地層巖石能夠協(xié)調(diào)變形，而且要求其變形可恢復(fù)。即要求水泥環(huán)在復(fù)雜應(yīng)力作用下的變形在其彈性范圍內(nèi)(李早元,郭小陽(yáng),楊遠(yuǎn)光.改善油井水泥石塑性及室內(nèi)評(píng)價(jià)方法研究.天然氣工業(yè),2004,24(2):55-58)。

普通油井水泥形成的水泥石通常情況下是一種脆性體，要滿(mǎn)足完整性要求必須對(duì)其材料進(jìn)行彈性韌性改造。目前國(guó)外彈性韌性改造的油井水泥主要是斯倫貝謝公司的FlexSTONE與哈里伯頓公司的ElastiCem，當(dāng)前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)使用的就是斯倫貝謝公司的FlexSTONE，這二種產(chǎn)品都聲稱(chēng)擁有良好的柔韌性和彈性，能夠滿(mǎn)足井下復(fù)雜應(yīng)力的需求，但并未給出其彈性評(píng)價(jià)指標(biāo)或評(píng)價(jià)方法。國(guó)內(nèi)目前對(duì)彈性韌性改造油井水泥也作了一些研究(譚春勤,劉偉,丁士東,等.SFP彈韌性水泥漿體系在頁(yè)巖氣井中的應(yīng)用.石油鉆探技術(shù),2011,39(3):53-56)，一般命名為柔性水泥或彈韌性水泥，彈性主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)是彈性模量、抗折強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度，但這三個(gè)指標(biāo)都不能表示彈性，因?yàn)閺椥阅Ａ渴撬嗍瘎偠鹊亩攘恐笜?biāo)，抗折強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度是反應(yīng)水泥石韌性的指標(biāo)。如何評(píng)價(jià)水泥石的彈性不僅是水泥彈性韌性改造的基礎(chǔ)技術(shù)，也是評(píng)價(jià)市場(chǎng)現(xiàn)有彈性水泥、柔性水泥、彈韌性水泥等產(chǎn)品彈性效果的關(guān)鍵手段。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)表征水泥石彈性的指標(biāo)，未形成評(píng)價(jià)油井水泥石彈性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種評(píng)價(jià)油井水泥石彈性的方法，能實(shí)現(xiàn)對(duì)普通油井水泥彈性大小的對(duì)比，能在油井水泥彈性韌性改造過(guò)程中評(píng)價(jià)改造效果，指明改造方向，同時(shí)也能對(duì)引進(jìn)國(guó)外的或采購(gòu)國(guó)內(nèi)的水泥彈性韌性改造產(chǎn)品的彈性效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，區(qū)別其彈性的大小，評(píng)估其彈性、韌性能力，為油氣井水泥環(huán)保持長(zhǎng)期完整性提供關(guān)鍵的技術(shù)支撐。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種評(píng)價(jià)油井水泥石彈性的方法，該方法通過(guò)水泥石的彈性比功和柔度兩參數(shù)構(gòu)建彈性圖，以水泥石在彈性圖上點(diǎn)的位置來(lái)表示其彈性的大小。該方法對(duì)比不同油井水泥石彈性的大小，是以某一油井水泥彈性點(diǎn)為交點(diǎn)，作正交的劃分線，將彈性圖劃分為4個(gè)區(qū)間：Ⅰ區(qū)彈性增加區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)彈性小變化區(qū)、Ⅲ區(qū)彈性減小區(qū)，觀察其它水泥石彈性點(diǎn)所落的區(qū)間，直接得出彈性大小對(duì)比結(jié)論。

本發(fā)明以柔度為橫坐標(biāo)，彈性比功為縱坐標(biāo)，作一個(gè)直角坐標(biāo)系，取第一象限作為彈性圖。以單軸壓縮試驗(yàn)測(cè)量水泥石的柔度和彈性比功，在彈性圖上描點(diǎn)，以點(diǎn)的位置來(lái)表示油井水泥石彈性的大小。