[发明专利]一种固井环空浆柱结构的设计方法

说明书

本发明公开一种固井环空浆柱结构的设计方法，所述设计方法包括：计算所述环空浆柱对地层产生的最大压力P_max，所述环空浆柱对地层产生的最大压力P_max是在固井施工顶替到位时的压力；计算所述环空浆柱对油气层产生的最小压力P_min，所述最小压力P_min是在凝固过程中速凝水泥浆失重时的压力；根据所述最大压力P_max和所述最小压力P_min，确定环空浆柱结构是否合理。该设计方法能够对环空浆柱结构相关的各种压力进行定量计算和对比，所确定的浆柱结构不仅能够压稳油气层，还能够避免压漏地层，设计方法更科学合理。

技术领域

本发明涉及油气开发技术领域，尤其涉及一种固井环空浆柱结构的设计方法。

背景技术

固井过程中，套管与井壁环形空间中的钻井液、加重隔离液、冲洗液、缓凝水泥浆、速凝水泥浆等浆体构成了固井环空浆柱结构，环空中各种浆体的密度和高度不同，其静液柱压力也不同。在固井顶替施工过程中由于受环空摩阻的影响，会产生一个对地层的压力；在速凝水泥浆凝固过程中，由于水泥浆水化过程中的失重特性，其静液柱压力会减小，对地层产生的压力就会减小。环空浆柱对地层所产生的压力大于破裂(漏失)压力，会发生水泥浆漏失，导致水泥返高不够或污染油层；环空浆柱对油气层所产生的压力小于完钻钻井液对油气层产生的压力(即溢流压力)，会发生油气窜槽，导致固井质量差。因此要合理设计环空浆柱结构，即固井环空浆体的种类、密度和高度，确保环空浆柱所产生的压力即不压漏地层，又能压稳油气层，取得良好的固井质量。

现有技术中公开了在分析国内外预测和防止气窜方法的基础上,应用水泥浆浆体在环空的组成、气体防窜系数(GFP)、水泥浆稠度阻力系数(A)及多凝水泥和环空加压等措施，拟定出一套提高水泥浆顶替效率，保证水泥浆动态和静态过程压力平衡关系的具体方法。该方法主要是从环空浆体的流变性能以及提高顶替效率等方面进行浆柱设计的，但在浆柱压力方面并没有考虑压力过大导致地层漏失，凝固过程中水泥浆失重导致静液柱降低，以及顶替过程中产生的环空摩阻的影响。

发明内容

本申请提供一种固井环空浆柱结构的设计方法，解决了现有技术中固井环空浆柱压力影响因素等考虑不全的技术问题。

本申请提供一种固井环空浆柱结构的设计方法，所述设计方法包括：

计算所述环空浆柱对地层产生的最大压力P_max，所述环空浆柱对地层产生的最大压力P_max是在固井施工顶替到位时的压力；

计算所述环空浆柱对油气层产生的最小压力P_min，所述最小压力P_min是在凝固过程中速凝水泥浆失重时的压力；

根据所述最大压力P_max和所述最小压力P_min，确定环空浆柱结构是否合理。

优选地，所述最大压力P_max＝P_钻+P_隔+P_冲+P_缓+P_速+P_摩；P_某＝ρ_某h_某g；其中，P_钻为钻井液的静液柱压力，P_隔为加重隔离液的静液柱压力，P_冲为冲洗液的静液柱压力，P_缓为缓凝水泥浆的静液柱压力，P_速为速凝水泥浆的静液柱压力，P_摩为顶替到位时的环空摩阻，P_某为环空中某一浆体的静液柱压力，ρ_某为环空中某一浆体的密度，h_某为环空中某一浆体的垂直高度。