[发明专利]地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价装置及方法

说明书

本发明公开了一种地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价装置及方法，包括釜体、注入泵、环压泵、加压泵和加热控制装置，釜体内部设有胶套和圆环形岩心，上下封头密封釜体两端，上封头内筒内固定有皮囊，用于模拟水泥浆上部压力，下封头中心设有浅凹槽，内有垫片，所述釜体的侧面设有进水口和出水口，地层水由注入泵加压通过进水口进入岩心，并经出水口流出，实现地层水在圆环形岩心中的流动。该装置可模拟井下高温环境，在圆环形岩心内壁形成环形泥饼，研究油田注水开发后期高含水阶段地层水的扰动对固井二界面胶结的干扰和破坏，还可研究环空压差对固井二界面胶结质量的影响，准确测定固井二界面的剪切和水力胶结强度。

技术领域

本发明涉及固井二界面养护及胶结质量评价装置及方法，尤其涉及在高含水区块调整井固井时，模拟地层水扰动条件下固井二界面养护及胶结质量评价装置及方法。属于油气井工程固井领域。

背景技术

在钻完井工程中，通常把水泥环与地层之间的胶结面称为固井二界面，其胶结质量是影响固井好坏的重要因素，也将直接影响油气井能否顺利交井及后期产量和寿命。当前涉及地层流体影响固井二界面胶结质量的研究较少，且大多不考虑界面胶结的动态环境，这样的研究意义不大，特别是在注水开发后期的高含水区块，地层水的扰动对固井二界面胶结质量的影响更是一个不容忽视的问题。

在油田注水开发后期，油公司为提高开发效果和最终采收率会采取加密调整措施，使得区块内井距减小，井间干扰增大。同时由于长期高压注水开采，储层进入高含水阶段，地层压力变得非常复杂，地层水处于一个动态平衡中。在调整井固井过程中，地层水的流动会对侯凝水泥浆与地层之间胶结产生干扰及破坏，我们把该因素对固井二界面胶结的影响称为地层水的扰动。这种扰动存在于层内及层间，会严重恶化固井二界面的胶结质量，进而影响调整井的固井质量。

当前能进行该项研究的装置十分缺乏，陈晓楼提出了一种可研究地层中流体渗流对固井质量影响的水渗流装置(陈晓楼,刘爱岭.水渗流模拟装置的研制[J].河南石油,1999,(03):28-29+37-60.)，但是该装置不能研究地层中的流体扰动对固井二界面胶结质量的影响，且实验中使用钢壁内衬加筛网代替模拟岩心，不能真实地反映实际情况。

当前大多评价固井二界面胶结质量的实验装置是通过压出法测试剪切胶结强度，如程荣超(程荣超,步玉环,王瑞和.高炉矿渣改善固井水泥界面胶结性能研究[J].天然气工业,2007,(02):63-66+153-154.)，张玉广(张玉广,李新宏,高玉堂,刘霞,李天府,顾军.养护时间和泥饼改性剂对固井二界面胶结强度的影响[J].油田化学,2010,27(02):124-127.),杨振杰(杨振杰,梁红军,李锋,等.固井界面胶结强度试验仪：CN202381076U[P].2012.)等都采用该方法来评价固井二界面胶结质量。但对于有效地封隔地层来说，水力胶结强度的重要性比剪切胶结强度更大。剪切胶结强度表征的是固井二界面处的支撑力，不能表征固井二界面的抗水压渗透能力及密封性能。通常大部分油气井水泥都能满足支持套管重量所需的固结强度，而水力胶结强度却常常满足不了工程的需要，而且影响因素十分复杂。顾军(顾军,杨卫华,秦文政,张玉广,高玉堂.固井二界面封隔能力评价方法研究[J].石油学报,2008,(03):451-454.)，郭小阳(郭小阳,张凯，李早元等.高温高压固井一、二界面封固能力测试装置及方法：CNIO440691OA[P]，2015.)等分别设计了相关方法测定了固井二界面的水力胶结强度，但是只能进行常规静态养护，不能进行地层水扰动条件下固井二界面的养护及评价。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种模拟地层水扰动条件下固井二界面养护及胶结质量评价装置及方法，该装置可研究油田注水开发后期高含水阶段地层中流体的流动对固井二界面胶结的干扰和破坏，这对制定固井时周围注水井的停注泄压措施来说具有重要的参考意义。同时利用该装置可以研究环空压差对固井二界面胶结质量的影响，并能较准确的测定固井二界面的剪切胶结强度和水力胶结强度。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：