[发明专利]一种防二氧化碳沿水泥环上窜泄漏的注入井筛选方法

说明书

本发明涉及一种防二氧化碳沿水泥环上窜泄漏的注入井筛选方法，利用液态二氧化碳日泄漏量Q_d与液态二氧化碳日注入量Q_s的相互关系来对注入井进行可行性筛选；具体过程为：当Q_d＜0.01％Q_s时，表明该井泄漏风险较低，可选作二氧化碳注入井；当0.01％Q_s≤Q_d≤0.1％Q_s时，表明该井存在中等泄漏风险，可修复改善后选作二氧化碳注入井；当0.1％Q_s＜Q_d时，表明该井存在高泄漏风险，不宜选作二氧化碳注入井。本发明基于井的胶结类测井曲线，通过对水泥环等效渗透率、二氧化碳日泄漏量的综合研究，建立了一种防二氧化碳沿水泥环上窜泄漏的注入井筛选方法，本发明计算过程简洁，逻辑清晰，为二氧化碳驱油与地质封存的注入井筛选提供了一种有效的方法，便于推广应用。

技术领域

在本发明属于钻采工程技术领域，具体涉及一种防二氧化碳沿水泥环上窜泄漏的注入井筛选方法。

背景技术

碳捕集利用与封存(CCUS)是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术，CCUS技术是实现“双碳”目标的重要手段。二氧化碳驱油与地质封存(EOR)工程是国外最为成熟的CCUS工程项目，也是国内工业化推广较早的大规模温室气体减排技术。随着二氧化碳利用及地质封存技术的规模化应用，注入井筒的密封安全性问题凸显，引起了专家学者和工程管理人员的高度重视。挪威北海地区，二氧化碳注入井的泄漏比例高达37-41％。针对该问题，前人在二氧化碳最易泄漏的井口装置、管柱、水泥环三大井筒完整性结构单元开展了研究。据研究，即使井口装置、管柱完好，水泥环屏障密封失效也可直接导致埋存失败，发生二氧化碳泄漏，危及地面人员安全。对于该问题，国内外学者开展了二氧化碳腐蚀水泥机理、耐腐蚀水泥浆体系、水泥环载荷分析等研究，取得了一系列研究成果。但是对于二氧化碳沿井筒泄漏上窜的直接原因——全井筒固井水泥环密封封隔失效，研究尚不完善。特别是多数二氧化碳注入井在运行之前为采油或注水多年的老井，水泥环的胶结状况存在一定的缺陷，二氧化碳沿固井水泥环上窜泄漏风险存在很大的不确定性。因此，必须在注入二氧化碳进行驱油封存之前，更好地了解现有井的二氧化碳泄漏潜力，筛选出具有一定泄漏风险的井，并采取相应的措施对注入方案进行调整。该项工作对于CCUS项目安全运行具有重要的意义。

另一方面，当前我国普遍使用胶结类测井方法来评价井的固井质量，胶结测井结果与二氧化碳沿固井水泥环上窜泄漏风险之间的关系，当前尚无研究定论和有效的参考方法，无法指导二氧化碳注入井的筛选和安全生产实践。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种防二氧化碳沿水泥环上窜泄漏的注入井筛选方法。

本发明的技术方案在于：

一种防二氧化碳沿水泥环上窜泄漏的注入井筛选方法，其中，所述注入井的套管外径r_d为0.11～0.14m，套管壁厚δ为7～13mm，方法如下。

步骤1：基于注入井固井后的胶结测井曲线，筛选固井水泥环胶结中等以上井段，将筛选出的井段依据声幅相对值的不同分为n组，并统计第i组固井水泥环的声幅相对值B_i和声幅相对值为B_i的井段累计长度H_i，其中i为1～n之间的自然数。

步骤2：根据注入井的套管壁厚δ计算管柱因子λ，具体为：

当7mm≤δ≤9mm时，计算过程为：

λ＝-0.4603δ+5.1642 (1)

式中：λ为管柱因子，无量纲；

δ为套管壁厚，mm；

当9mm＜δ≤13mm时，计算过程为：

λ＝17.83δ^-1.3 (2)。