[发明专利]评价水泥浆防窜能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥浆防窜性能评价技术领域，特别涉及一种评价水泥浆防窜能力的方法。

背景技术

气窜也称为气体连通或气体泄漏（Carter等，1970年）、环空气体流动（Garcia和Clark，1976年）、气窜（Parcevaux等，1983年）、固井后流动（Webster和Eikerts，1979年）或气体侵入（Bannister等，1983年），是由于固井后环形空间有效液柱压力低于气层压力，造成气体侵入并沿环空向井口运移的现象。气窜几乎是所有天然气井固井都存在的一个潜在问题，气体在井下高低压层间窜流会造成油气资源损失，而窜至井口轻则使井口带一定压力，严重时井口冒油冒气甚至发生不可控井喷，可能导致一口井的报废。固井后环空气窜(GAS FLOW IN ANNULARS AFTER CEMENTTING)是一个多年来困扰世界石油工程界，至今仍未能很好解决的技术难题。

地质特性、储层物性、井眼条件、钻井液、固井工艺、水泥浆材料体系与设计、注水泥工具与顶替工艺技术措施、井口装备等，使保证固井质量成为一项典型的复杂系统工程；水泥是固井的主要材料，探寻水泥浆防窜关键性能参数及评价方法，最终形成量化设计指标，既是提高水泥浆防窜能力的关键，又是对这一难题的挑战。目前，国内防窜评价方法众多，基本沿用国外观点，方法莫衷一是。水泥是一种水硬性时变胶凝材料，其转变为液塑状态后，是发生气侵的危险时期，水泥浆结构由凝聚网向结晶网转化，组织、结构、性能异常复杂，没有经典的、可依据的成熟理论；许多天然气井采用目前流行的防窜措施严格控制了水泥浆体系失水和稠化过渡时间，固井后仍然发生了气窜现象；而对于水泥浆由液态转为液塑态这一危险时期内，水泥浆渗透率的变化对水泥浆防窜性能的影响尚无研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种满足固井设计要求，减小和防止气窜的发生的评价水泥浆防窜能力的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种评价水泥浆防窜能力的方法，其包括：

测量水泥浆静胶凝强度过渡时间；

测量气窜流量及对应气窜时水泥浆柱顶部压力与底部压力，并根据下式计算出水泥浆气侵危险时间内渗透率：

k=2p3qLμ(p32-p22)A]]>，式中，

所述k表示渗透率，单位为mD；

所述p₂表示气窜试验时施加在水泥浆柱顶部压力，所述p₃表示气窜试验时施加在水泥浆柱底部压力，单位为Pa；

所述μ表示气体粘度，单位为Pa·s；

所述A表示水泥浆柱截面积，单位为m²；

所述L表示水泥浆柱长度，单位为m；

所述q表示气窜流量，单位为m³/s；

根据下式，结合所述水泥浆静胶凝强度过渡时间，求解得到气窜距离：