[發明專利]一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法

在審

• 申請號: 202010744286.X
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111859701A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 李瀾旭;楊謀
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，其特征在于：該方法包括以下步驟，

第一，建立套管-水泥漿-地層物理模型，準備井筒靜態參數，包括套管內外徑、套管彈性模量、套管泊松比、巖石彈性模量、巖石泊松比、地層溫度、地層壓力；

第二，通過套管受力分析，結合套管受力邊界條件，利用套管位移變化方程，計算固井第一界面處套管徑向位移；

第三，在套管位移分析的基礎上，結合井壁巖石位移變化方程，計算固井第二界面處井壁巖石徑向位移；

第四，通過水泥漿孔隙壓力變化與水泥漿體積膨脹量關系，結合水的等溫壓縮系數，推導得到水泥漿等溫壓縮系數計算方程；

第五，基于水泥漿塑性體積收縮量與套管膨脹體積、巖石膨脹體積關系方程，結合水泥漿塑性體積收縮率，聯立求解，得到水泥漿孔隙壓力下降規律關系式，進行水泥漿體積收縮與水泥漿孔隙壓力降低關系評價。

2.根據權利要求1所述的一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，其特征在于：所述套管受力邊界條件為其中，

為套管內徑處切應力，單位為Pa；為套管外徑處切應力，單位為Pa，為套管內徑處正應力，單位為Pa，為套管外徑處切應力，單位為Pa，q_i為套管內部均布載荷，單位為Pa；q_o為套管外部表液柱載荷，單位為Pa。

3.根據權利要求1所述的一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，其特征在于：所述套管位移變化方程為其中，Δu_case為固井第一界面處套管位移變化，單位為m；E_case為套管的彈性模量，單位為Pa；μ_case為套管的泊松比，無量綱量；r_i為套管內半徑，單位為m；r_o為套管外半徑，單位為m；Δp_pore為孔隙壓力變化量，單位為Pa。

4.根據權利要求1所述的一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，其特征在于：步驟三中所述井壁巖石位移變化方程為其中，Δu_f為固井第二界面處井壁巖石位移變化，單位為m；E_f為地層巖石的彈性模量，單位為Pa；r_w為井筒半徑，單位為m；μ_f為地層巖石的泊松比，無量綱量；Δp_pore為孔隙壓力變化量，單位為Pa。

5.根據權利要求1所述的一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，其特征在于：所述推導得到水泥漿等溫壓縮系數計算方程為其中，C_cem為水泥漿等溫壓縮系數，單位為MPa^-1；w/s為水泥漿中水與固體顆粒體積之比，無量綱量；C_w為水的等溫壓縮系數，單位為MPa^-1。

6.根據權利要求1所述的一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，其特征在于：所述水泥漿塑性體積收縮量與套管膨脹體積、巖石膨脹體積關系方程為Δv_sh＝Δv_case+Δv_f，其中，Δv_sh為水泥漿塑性體積收縮量，單位為m³；Δv_case為套管膨脹恢復體積，單位為m³；Δv_f為巖石膨脹恢復體積，單位為m³。

7.根據權利要求1所述的一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，其特征在于：所述水泥漿孔隙壓力下降規律關系式為其中，d_w為井筒直徑，單位為m；d_o為套管外直徑，單位為m；γ為水泥漿塑性體積收縮率，無量綱量。