高温及超高温下水泥石力学及孔渗特性变化规律

来源：钻井液与完井液杂志2022年第6期北京时间：

作者：丁建新,席岩,蒋记伟,王海涛,李雪松,李辉

单位：1.昆仑数智科技有限责任公司, 北京100043；2.北京工业大学城建学部, 北京100124；3.中国石油集团工程技术研究院有限公司, 北京102200；

摘要：页岩油原位注热开采过程中，井筒温度处于高温或者超高温状态，容易导致水泥环密封完整性失效，开展水泥石在高温及超高温下的力学特性和孔渗特征变化规律极为重要。对此，研究了不同温度热处理条件下水泥石力学特性的变化，基于数字图像相关技术，分析了高温处理后水泥石破坏模式的变化，采用低场核磁共振技术对于热处理后水泥石孔隙度和渗透率的变化规律进行了研究，并分析了孔隙度与渗透率关系的相关性。研究结果表明，对于高温处理后的水泥石试样，随着热处理温度的不断增加，水泥石单轴压缩强度先增加、后减少。试样的孔隙度和渗透率不断增加，其规律为先缓慢增加、后快速增加，主要是因为热处理温度较低时，产生的主要是微、小孔隙且并未发生连通；随着热处理温度的不断提升，部分微、小孔隙聚合成为中、大孔，且不同级别的孔隙之间出现连通，进而导致渗透率显著升高。研究结果对于页岩油原位注热开采过程中水泥环密封完整性的保护以及水泥浆配方的优化具有重要的参考意义。

关键词：高温, 水泥石, 低场核磁共振, 数字图像

基金资助：国家自然科学基金青年基金项目“基于压裂过程中四维地质力学的套管变形机理及控制方法研究”（52004013）；中国石油项目“钻完井及井下作业智能优化系统研发-基于智能计算理论的多场耦合作用下井筒完整性评价与控制参数优化技术研究（2021DJ7401）”