[发明专利]一种二氧化碳地质封存过程中对井筒完整性影响研究的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于地球物理探测领域，其涉及一种二氧化碳地质封存过程中对井筒完整性影响研究的实验装置及方法，其适用于二氧化碳在地质封存过程中从注入井井底注入不同相态的二氧化碳依次流经套管-水泥环-井筒过程中对套管-水泥环-井筒完整性影响研究的实验装置及其方法。

背景技术

在二氧化碳地质埋存研究中，经常涉及温室气体二氧化碳地质封存的技术研究。但在二氧化碳地质封存过程当中会存在如下问题：

1二氧化碳在注入到盐水层之后，对注二氧化碳注入井关井对二氧化碳进行地质封存，但由于注二氧化碳封存的注入井前期开发过程中固井质量差、长期开发引起地应力不平衡造成水泥环破损、以及油水串层造成井壁密封失效等原因，造成封存的二氧化碳则会沿套管与水泥环、水泥环与井壁间胶结质量差的缝隙或者沿破损水泥环本体逃逸到大气当中，使得封存失败；

2二氧化碳在进行地质埋存过程当中，注入的二氧化碳依次穿过套管与水泥环第一胶结面、水泥环与井筒第二交界面以及水泥环本体时时会发生对第一胶结面以及第二交界面和水泥环本体的淋滤作用，且对于二氧化碳以何种相态条件注入封存储层中时，对于不同相态二氧化碳流经套管与水泥环间第一胶结面和水泥环与井壁之间第二胶结面以及水泥环本体产生的影响缺乏有效的研究，进而使得二氧化碳沿井筒泄露的风险评价难以实现。且目前对于二氧化碳在地质封存过程中对井筒完整性的影响研究较少，多数停留在对于二氧化碳地质封存过程中对于二氧化碳泄露可能性的监测，以及对于进行二氧化碳地质封存过程中，盖层密封性的风险性评估。

例如在中国专利申请CN102410908B中，公开了一种用于二氧化碳地质封存泄漏的监测系统，它包括样品采集处理单元、分析检测单元、可编程逻辑控制单元、人机界面、数据采集存储单元、无线传输单元和CO₂，以下类同地质封存监测中心；样品采集处理单元用于采集来自CO₂地质封存泄漏样点的样气，样气从各采样点进入样品采集处理单元内进行过滤、制冷及干燥处理后，一部分样气再经脱水、除尘处理后进入分析检测单元，其余样气经废气处理装置处理后排空；分析检测单元将接收到的样气进行检测、分析其CO₂浓度，将检测结果传送至可编程逻辑控制单元；可编程逻辑控制单元与人机界面进行信息交互，可编程逻辑控制单元根据分析检测单元的检测结果和人机界面传送的指令，向样品采集处理单元传送多样点检测指令，并将所获得的检测数据及图像信息传送至数据采集存储单元；数据采集存储单元将检测数据及图像信息经无线传输单元传送至CO₂地质封存监测中心完成监测。但该发明仅仅停留在如何监测二氧化碳地质封存过程当中的泄漏，并未分析二氧化碳封存失效的根本原因，以未提及二氧化碳在地质封存过程中对通过的介质井筒与水泥环间缝隙，水泥环本体破损区域，水泥环与套管之间缝隙的修复作用影响。

在另一份中国专利申请CN104615896A中，公开了二氧化碳地质封存场地盖层完整性指标不确定性估计方法，确定盖层完整性影响指标；确定破坏模式，并计算得在该破坏模式下的孔隙压力；对盖层完整性影响指标做5水平的龙卷风分析，删除影响因素为0的因子获得一次剔除指标；根据一次剔除指标确定二次多项式回归方程；根据二次多项式回归方程的线性系数和二次项系数的敏感度，对二次多项式回归方程和一次剔除指标进行优化，获得该场地最优二氧化碳地质封存条件。本发明根据盖层构造特点，分别对无断层和有断层盖层分别选取其完整性影响指标。并且可以有效提取关键影响指标。获得该二氧化碳地质封存场地盖层完整性关键影响指标的最佳设计方案。但该发明只提出了一种选择二氧化碳地质封存的适合的封存地质层的状况，并未提出二氧化碳在地质封存过程中井筒与水泥环之间缝隙，破损水泥环，水泥环与套管之间缝隙对于封存泄露的影响，同时并未说明注不同相态二氧化碳时对于井筒完整性的影响。

在实际的生产实践中，尤其在二氧化碳地质埋存中急需确定不同相态的二氧化碳在注入井注入地层过程中，不同相态的二氧化碳对流经的套管-水泥环-井筒组合体产生的影响是有利于封存井筒的完整性或是不利于封存井筒的完整性，进而预测存储二氧化碳是否会沿着套管-水泥环-井筒的组合体泄露，因此有必要对现有技术进行改进和变革。

发明内容