[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

本發明涉及一種固井早期氣竄評價的固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，屬于氣藏固井評價領域。為了解決現今固井水泥漿氣竄評價流程繁瑣，均需進過實驗模擬，且實驗結果誤差較大的問題，為后續固井水泥漿氣竄評價奠定基礎。其技術方案是：建立套管?水泥漿?地層物理模型；計算固井第一界面處套管徑向位移；計算固井第二界面處井壁巖石徑向位移；推導得到水泥漿等溫壓縮系數計算方程；進行水泥漿體積收縮與水泥漿孔隙壓力降低關系評價。與現有技術相比，本發明所需數據無需通過模擬實驗測定，成本較低；計算參數來自實際井筒數據，計算準確度高；計算流程簡便，方便快捷，實用性強。

技術領域

本發明涉及一種固井早期氣竄評價的固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，屬于氣藏固井評價領域。

背景技術

固井是一項投資大、風險高、作業時間短、一次性作業強的多工種聯合作業的地下隱蔽性應用工程。它是連接鉆井、完井、開發的關鍵環節，具有承前啟后的重要作用，其主要目的是實現良好的層間封隔，鞏固鉆井技術成果，保證油氣資源安全開采。然而固井后的環空氣竄將破壞層間封隔，導致環間帶壓，嚴重時甚至造成一口井的報廢，影響后續鉆井、完井、開發及酸化壓裂等生產作業的順利進行。環空氣竄與界面膠結不良，水泥漿防氣竄能力弱，水泥石完整性破壞等因素密切相關，其中水泥漿防氣竄能力是影響早期氣竄的關鍵因素，固井早期通過研究水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降關系能較好識別固井初期是否氣竄，因此水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法具有重要實際意義。

申請號為CN201310432978.0的專利申請《固井水泥漿氣竄模擬評價儀》，通過實驗模擬得到水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降關系，從而進行氣竄預測評價，操作繁雜，工作量大且成本較高。申請號為CN201310126455.3的專利申請《一種評價水泥漿防竄能力的方法》，首先需通過建立數學模型，同時進行模擬實驗獲取相關參數才可進行水泥漿防竄能力的評價，過程繁瑣，實驗結果誤差較大，導致理論計算及評價結果易錯。

本專利就是為了解決現今固井水泥漿氣竄評價流程繁瑣，均需進過實驗模擬，且實驗結果誤差較大的問題，流程簡便，且同井筒實際數據相結合，準確度高，成本較低。

發明內容

本發明目的是：為了解決現今固井水泥漿氣竄評價流程繁瑣，均需進過實驗模擬，且實驗結果誤差較大的問題，提出一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，為后續固井水泥漿氣竄評價奠定基礎。

為實現上述目的，本發明提供了一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，該方法包括下列步驟：

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、井筒半徑；

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。

上述一種固井水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓降評價方法，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。