一種水泥靜膠強度測竄方法

2023-12-03 18:15:31

專利名稱：一種水泥靜膠強度測竄方法
技術領域：
本發明涉及一種水泥靜膠強度測竄方法。
背景技術：
固井有兩個最主要的目的環空水泥有足夠的強度支撐套管和封隔地層。目 前，API (American Petroleum Institute)標準的水泥漿「稠化試驗、失水試驗、抗壓強度試
驗及流變性試驗」等評價方法可設計出把地面水泥漿安全泵送至井下預定位置，並可確 保在規定的候凝時間後有足夠的強度支撐套管，但尚未有行業試驗標準判別所用水泥漿 是否具有足夠的防止層間竄通的能力。目前，氣/液竄性能的測定大多採用「氣竄敏感性分析儀」之類的水泥漿氣竄 能力評價儀。這些儀器雖能模擬井下溫度，但模擬的井下壓力較低，而且不能模擬流動 狀態的變化過程，不能真實反映井下水泥漿相應時刻的水化程度，導致測得的抗竄能力 結果與真實數據有很大差距，且可重複性差，所以只能作相對比較，而不能用來判別在 給定井下條件下水泥漿是否竄通。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種可完全按照井下溫度、壓力情況測試水泥 漿竄通的且方便判斷、可靠性高的水泥靜膠強度測竄方法。為了解決上述問題，本發明提供了一種水泥靜膠強度測竄方法，包括以下步 驟(1)選取該水泥漿的測竄井參數，並根據該測竄井及水泥漿參數獲取該水泥漿的 測竄點(即測竄時間位置點)和測竄壓力ΔP ；(2)按 API (American Petroleum Institute)標準配置水泥漿；(3)將水泥漿放置在封閉容器中在固井的溫度和壓力下攪拌；(4)攪拌時間達到水泥漿從混配至頂替到位所需的時間後，連續測量水泥漿的靜 膠強度；(5)步驟(4)中所測靜膠凝強度達到測竄點時停止攪拌水泥漿；(6)對封閉容器中的水泥漿一端卸壓，另一端輸入壓力氣體或水或油，對水泥漿 施工的起點反向壓差為步驟(1)中測竄壓力ΔΡ值；(7)根據該水泥漿另一端冒氣情況判斷水泥漿在該測竄井條件下竄通情況(起點 壓差下水泥漿不竄通，說明該水泥漿在本次固井條件下固井不會竄)；(8)慢慢加大壓差，直至竄通為止，記錄竄通時的壓差，此壓差為本水泥漿在本 次固井條件下的最大防竄能力。進一步，所述步驟(1)還包括以下步驟(1.1)根據測竄井的環空尺寸和水泥漿封固段長，計算水泥漿失壓值P1
權利要求
1.一種水泥靜膠強度測竄方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)選取該水泥漿的測竄井參數，並根據該測竄井及水泥漿參數獲取該水泥漿的測竄 點(即測竄時間位置點)和測竄壓力ΔP ；(2)按API (American Petroleum Institute)標準配置水泥漿；(3)將水泥漿放置在封閉容器中在固井的溫度和壓力下攪拌；(4)攪拌時間達到水泥漿從混配至頂替到位所需的時間後，連續測量水泥漿的靜膠強度；(5)步驟(4)中所測靜膠凝強度達到測竄點時停止攪拌水泥漿；(6)對封閉容器中的水泥漿一端卸壓，另一端輸入壓力氣體或水或油，對水泥漿施工 的起點反向壓差為步驟⑴中測竄壓力ΔΡ值；(7)根據該水泥漿另一端冒氣情況判斷水泥漿在該測竄井條件下竄通情況(起點壓差 下水泥漿不竄通，說明該水泥漿在本次固井條件下固井不會竄)；(8)慢慢加大壓差，直至竄通為止，記錄竄通時的壓差，此壓差為本水泥漿在本次固 井條件下的最大防竄能力。
2.如權利要求1所述的水泥靜膠強度測竄方法，其特徵在於所述步驟(1)還包括以 下步驟(1.1)根據測竄井的環空尺寸和水泥漿封固段長，計算水泥漿失壓值P1 4xSG5XZx10_3 ⑴1 (D-d)其中P1=水泥靜膠凝強度造成的失壓值，MPa; SGS 靜膠凝強度，Pa ； L 地層流體頂部尾漿柱長度，m ； D 井眼直徑，mm ； D 套管外徑，mm ；(1.2)根據環空流體的垂厚和密度，計算淨液柱壓力值P2:p. _ PlHl+ PrHr + PmH m p(2)其中P2 環空淨液柱壓力值，MPa ； Hl 領漿垂厚，m ； Ht 流體頂部尾漿垂厚，m ； Hm 泥漿垂厚，m ；Pl:水泥漿領密度，g/cm3; Ρτ水泥漿領密度，g/cm3; Pm鑽井液密度，g/cm3 ；(1.3)根據地層流體孔隙參數，計算地層孔隙壓力P3 P3 = ρ O · Ho/100 (3)其中P3 地層孔隙壓力值，MPa ；P0=孔隙壓力當量密度，g/cm3 ；H0 地層流體頂部垂高，m ；(1.4)根據步驟(1.1)、(1.2)及(1.3)中獲取的參數關係，獲取平衡點tl(靜液柱壓力 值P2與地層孔隙壓力P3相等時)水泥漿的靜膠凝強度SGSl:根據所述步驟(1.1)、(1.2)、(1.3)中式(1)、(2)和(3)計算當P2 = P3時(壓力平 衡點tl)的水泥漿的靜膠凝強度SGS1 ；(1.5)獲取測竄點t0的靜膠凝強度SGStl及測竄壓力ΔP根據所述步驟(1.1)中式(1)計算Pl = Δ P時的靜膠凝強度SGStl,測竄時間點水泥 漿的靜膠強度SGS = SGS^SGS1,測竄壓力為ΔΡ。
3.如權利要求2所述的水泥靜膠強度測竄方法，其特徵在於所述步驟(3)中，還包 括根據測竄井的溫度和壓力變化情況對容器中的水泥漿進行溫度和壓力控制。
4.如權利要求2所述的水泥靜膠強度測竄方法，其特徵在於所述步驟(4)中用機械 方法測量水泥漿的靜膠凝強度。
5.如權利要求2所述的水泥靜膠強度測竄方法，其特徵在於所述步驟(1)中，在水 泥漿平衡點壓力加0.3-0.5MPa壓差對應的靜膠強度作為起始測竄點。
6.如權利要求1-5任一所述的水泥靜膠強度測竄方法，其特徵在於所述水泥漿 從模擬井下固井過程、到測量靜膠強度、到施加測竄壓力全過程均連續使用同一份水泥
全文摘要
本發明提供了一種水泥靜膠強度測竄方法，包括以下步驟(1)根據測竄井及水泥漿參數獲取水泥漿的測竄點和測竄壓力ΔP；(2)按API標準配置水泥漿；(3)將水泥漿放置在封閉容器中進行攪拌；(4)連續測量水泥漿的靜膠強度；(5)停止攪拌水泥漿；(6)對封閉容器中的水泥漿一端卸壓，另一端輸入壓力氣體或水或油；(7)根據該水泥漿另一端冒氣情況判斷水泥漿在該測竄井條件下竄通情況；(8)慢慢加大壓差，直至竄通為止，記錄最大防竄能力。本發明採用封閉容器模擬井下環境，方便對設置在該封閉容器中的水泥漿進行通氣、加壓及測壓，可完全模擬井下溫度、壓力和流動條件，並方便通過觀察冒氣情況判斷水泥漿的竄通情況。
文檔編號G01N3/10GK102012347SQ20101028766
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月19日 優先權日2010年9月19日
發明者凌偉漢, 羅宇維 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司