[發明專利]一種固井第二界面膠結質量的評價裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201611247445.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106596400B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 楊浩;吳少誠
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N1/28
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

本發明公開了一種固井第二界面膠結質量的評價裝置及實驗方法，第二界面即水泥?地層界面，由于井下隔層和水泥的低滲特性對地層中的流體起到了關鍵的封隔作用，因而第二界面竄流的根本原因是地層隔層與水泥的膠結質量差，所以固井第二界面膠結質量的評價主要考慮地層隔層與水泥的膠結。該裝置在于解決此問題，但同時也可以評價水泥與其他地層的膠結情況。本發明一般采用鉆井現場所采集的真實巖心進行實驗，最大限度模擬現場界面膠結情況，實驗原理可靠，實驗結果與分析可為固井水泥第二界面膠結質量的評價提供重要參考，為工程設計提供重要的依據。

技術領域

本發明屬于油氣井固井第二膠結界面即地層與水泥環界面的評價技術領域，具體涉及一種固井第二界面膠結質量的評價裝置及實驗方法。

背景技術

固井質量的好壞影響著后期安全穩定生產的進行和各個增產措施的可行性。固井第二界面，即地層與水泥環的膠結界面，由于存在較為松散的泥餅以及地層流體，使水泥環凝固后易被剝落，膠結強度下降，相比第一界面更容易發生竄層。因而，第二界面的抗氣竄能力是更需要重視的一個問題。

對于第二界面膠結狀況的評價是固井質量評價中一直存在的亟待解決的問題，常用的測井技術也難以給出具體的評價結果。而目前室內實驗評價主要由兩方面來確定，一是采用剪切膠結強度，二是水力膠結強度。前者目前有較多的研究，如楊振杰(楊振杰，梁紅軍，李鋒，等.固井界面膠結強度試驗儀:CN202381076U[P].2012.)、程榮超(程榮超，步玉環，王瑞和.高爐礦渣改善固井水泥界面膠結性能研究[J].天然氣工業,2007,27(2):63-66.)等都采用該原理進行了第二界面膠結評價的研究，但采用該原理進行測試所得到的結果無法直接給出膠結面可以承受的地層竄流壓力，同時膠結強度的大小與防竄能力無法建立關系，如膠結面存在裂縫，實際地層已經發生竄流，但是測試顯示的剪切膠結強度仍可能很大。可見，該種評價方法存在問題。后者采用水力膠結強度評價，實質是評價界面的抗竄能力，以竄流壓力作為評價固井二界面防竄能力指標。與井下情況符合，評價方法和得出的參數具有直接的指導意義。顧軍(顧軍，楊衛華，秦文政，等.固井二界面封隔能力評價方法研究[J].石油學報,2008,29(3):451-454.)提出了一種評價第二界面封固能力的方法，但該方法采用的是人造巖心，而且未能充分模擬泥餅形成與沖洗，模型過于理想化。郭小陽提出了一種高溫高壓下一、二兩個膠結界面的膠結能力評價裝置(郭小陽，張凱，李早元，等.高溫高壓固井一、二界面封固能力測試裝置及方法[P].四川：CN104406910A,2015-03-11.)，該裝置雖可對固井第二膠結界面進行，但其采用的是人造巖心模擬地層，其膠結狀況與井下第二界面的真實情況存在較大差異；同時該裝置可測量一、二兩個膠結界面，可能會導致流體在兩個界面的互竄，如本是測量第一界面的氣體由于第一界面的膠結強度遠大于第二界面，使得氣體竄至第二界面等現象，影響實驗結果，尤其是第二膠結界面的竄流通道有多個，如巖心本身、巖心與水泥環的膠結面等，該裝置無法區分氣竄的氣體來源于哪條通道，故該儀器存在較多不合理之處。

目前的研究中，模擬地層有些采用沒有滲透性的金屬薄片，使固井第二界面的膠結質量評價不具有參考價值。也有采用人造巖心模擬地層，但是未說明人造巖心對實際地層的模擬方法和是否達到現場地層物性參數，不符合現場情況，同時人造巖心根據井下要求實際尺寸很大，壓制困難，成本高，實驗周期長，采用的人造巖心制造不符合現場情況，模擬結果參考價值低，基本不具有實際參考價值。

發明內容

為了克服背景技術所述的不足,本發明提供了一種固井第二界面膠結質量的評價裝置及實驗方法，該裝置使用的巖心尺寸小，克服了對巖心需求過大的問題，且能形成泥餅，可以直接用現場巖心，也可以用人造巖心，根據地層巖石全巖、粘土成分、粒度分布、滲透率、孔隙度、油氣水飽和度等資料，人工壓制模擬地層的人造巖心。此外，該裝置對巖心采用了巖心帽處理，將第一界面、第二界面以及巖心本身滲透三條可能發生氣竄的通道分離開，能準確地獲得第二界面氣竄的壓力及流量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：