高温深井环境下水泥环完整性模拟评价及改进措施

来源：钻井液与完井液杂志2017年第1期北京时间：

作者：李宁,杜建波,艾正青,郭小阳,刘健,张凯

单位：1. 中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院, 新疆库尔勒 841000;；2. "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室×西南石油大学, 成都 610500;；3. 重庆燃气集团·忠县分公司, 重庆 404300；

摘要：研究水泥环最重要的一环就是要建立评价水泥环完整性的实验装置和方法。通过应力等效方式将实际井筒水泥环承受的工况载荷等效到模拟井筒水泥环上，以通气验窜方式检验水泥环失效情况，利用CT扫描技术探测水泥环内部结构，揭示其失效机理，建立一套水泥环完整性的实验装置及评价方法。对西部某油田深井高温高应力环境下水泥环受载进行模拟实验，当地层压力一定时，套管内压力从12 MPa升至57 MPa后再下降过程中，未见气泡；保持套管内压不变，降低地层压力，当压力降低到一定值时，检测有气泡冒出，观察发现水泥环上、下端面及侧表面未见明显裂纹，但与水泥环胶结紧密的套管能自由脱出，揭示了水泥环失效机理为水泥石韧性不足导致套管水泥环胶结面失效，产生了微环隙。根据CT扫描分析可得，水泥环试样界面孔隙体积减少67.97%，同时水泥环界面出现的环隙体积约为3 061 mm3，占界面总体积的9.51%，水泥环界面体积减少2.21%，证实出现了微环隙。从材料改性角度入手提高水泥石韧性，最终优选出加量为0.2%碳纤维水泥浆配方。该方法可为油田水泥环的评价及水泥环材料改性研究提供有力的支撑手段。

关键词：固井, 水泥环, 完整性, 评价装置, 材料改性

基金资助：

中国石油重大科技专项“塔里木油田勘探开发关键技术（一期）”课题“碳酸盐岩安全快速高效钻完井技术”（2010E-2109）部分研究内容。