[发明专利]一种固井水泥浆气侵危险时间的确定方法

说明书

本发明提供了一种固井水泥浆气侵危险时间的确定方法，属于石油勘探领域。该方法利用水泥浆压力传导测量装置进行水泥浆失重实验获得实验数据，然后通过所述实验数据建立多参数水泥浆浆柱压力预测模型，最后利用所述多参数水泥浆浆柱压力预测模型获得水泥浆气侵危险时间。本发明方法综合考虑了地层、井筒及水泥浆性能的影响，能够有效预测水泥浆失重过程中的压力变化趋势，准确计算水泥浆气侵危险点，适用范围广，计算方便快捷，准确预测气侵危险时间的预测精度85％，为固井防气窜施工和油气井安全生产提供参考与指导。

技术领域

本发明属于石油勘探领域，具体涉及一种固井水泥浆气侵危险时间的确定方法，用于固井防气窜。

背景技术

固井候凝过程中，由于水泥浆失重、窜槽等因素的影响，环空静浆柱压力小于气层压力，易导致环空气窜，将严重影响油气井施工安全和建井质量。因此，准确预测水泥浆气侵危险时间至关重要。

目前，国内外针对水泥浆气侵危险时间的预测，主要采用水泥浆SPN性能系数进行评价。当水泥浆由液态向塑性状态转变时，将逐步失去传递浆柱压力的能力,从而引发气窜。此过程可以用水泥浆稠化过渡时间(稠度变化速率)来描述，同时考虑水泥浆失水速率的影响，可以得到SPN性能系数的表达式：

式中，SPN-水泥浆性能系数，无因次；FL_API-水泥浆API失水量，ml；t_100BC，t_30BC-水泥浆稠度达到100BC和30BC所需的时间，min。

该系数反映了水泥浆失水量及水泥浆凝固过程阻力变化系数对防气窜的影响。其值越小，防气窜效果越好。其一般评价标准为：SPN值为1-3时，防气窜效果好；3-6时，防气窜效果一般；大于6时，防气窜效果较差。

该方法的不足之处在于：(1)只能定性评价水泥浆气侵危险程度，无法准确预测水泥浆失重过程中的压力变化过程及气侵危险点；(2)因素单一，只考虑了水泥浆性能系数，尚未考虑地层、井筒等因素对气窜的影响。因此，该方法难以有效指导现场对环空气窜开展憋压侯凝等针对性较强的预防措施。

公开号为CN102392634A的专利介绍了一种测量水泥浆失重过程中压力变化的装置和相关方法，但并未分析压力数据对水泥浆防气窜效果的影响。

文献“New method for determining downhole properties that after gasmigration and annular sealing”介绍了气窜潜力系数法(GFP)，该方法未考虑水泥浆特性对防止气窜的影响，只是一种定性估计。

文献“A new approach for predicting gas flow after cementing”介绍了水泥浆性能响应系数法(SPN)，该方法考虑了水泥浆特性对气窜的影响，但未考虑井筒与地层压力的平衡关系。

文献“应用水泥浆稠度阻力变化预测环空气窜的方法研究”介绍了阻力系数法，计算了水泥浆阻力系数与SPN值的函数关系，但防气窜的合理A值尚需要进一步通过实践确定。

文献“固井后环空预测新方法”介绍了水泥浆性能系数法(SPNx)，该方法考虑了水泥浆密度、井径与返深等因素，但很难确定压稳系数。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种固井水泥浆气侵危险时间的确定方法，综合考虑地层、井筒及水泥浆性能的影响，能够有效预测水泥浆失重过程中的压力变化趋势、准确预测水泥浆失重过程中的气侵危险时间，有效指导固井防气窜施工。

本发明是通过以下技术方案实现的：