[发明专利]固井水泥浆水侵模拟评价仪及评价方法

说明书

本发明公开了固井水泥浆水侵模拟评价仪及评价方法。该评价仪主要由釜体、水浴锅、中间容器、氮气源组成，釜体上部有釜体顶盖A和釜体顶盖B，下部有釜体底盖；釜体内部有水泥浆、模拟岩心，模拟岩心中心有一个竖直方向不通透的孔；釜体顶盖A通过进水口连接中间容器、氮气源，釜体顶盖B通过注气口连接氮气源，釜体底盖有2个水泥浆注入口和出气口。通过该装置可以模拟固井中水侵的过程、评价水泥浆体系的抗水侵能力，也可以测得模拟岩心与水泥浆接触界面的胶结强度和窜通压力。本发明原理可靠，操作简便，可为优化调整井的固井水泥浆配方、提高水泥浆的抗水侵能力提供参考，克服了现有技术的缺陷和不足，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及油气井固井过程中的水泥浆水侵模拟评价仪及评价方法，可用于评价固井水泥浆的抗水侵能力。

背景技术

在油田开发中后期，钻调整井(为进一步开发及实现油气层层系细分和井网加密而所钻的生产井、注水井及更新井等)是提高油田储量动用程度、实现油田稳产的重要措施之一。随着油田的进一步开发，每年钻调整井的数量越来越多。因为在老油区长期注水开采，导致地层压力系统紊乱，安全压力窗口窄，固井过程中压稳和压漏矛盾突出，水窜、水侵问题频繁发生，严重影响调整井的固井质量。

有学者提出调整水泥浆体系得到触变性强、静胶凝强度发展快的防窜水泥浆来提高调整井的固井质量(沈志宏，杜辉强，伍尚继等.薄油层薄隔层活跃水层调整井固井技术[J].石油钻采工艺,2001,23(2):25-26)，或者增大自由水和地层水侵入的流动阻力来提高调整井的固井质量(舒秋贵等.注水区块调整井固井水侵机理研究[J].西部探矿工程,2004,16(2):72-74)。由于地层水不断侵入水泥浆中，破坏水泥浆的胶凝结构，形成局部小段或大段窜槽(邱燮和等.超浅调整井固井防水窜技术[J].钻井液与完井液,2013,30(4):84-87)，这些针对水窜、水侵问题的研究，多从缩短水泥浆稠化时间、降低水泥浆滤失、减少水泥浆凝结过程中的体积收缩、使用双凝水泥浆、环空憋压弥补水泥浆失重等方面入手，但效果都不是很好，不能从根本上解决调整井固井水侵问题。

因此从水泥浆分子内聚力出发，研究水泥浆自身抗水侵能力，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供固井水泥浆水侵模拟评价仪，该装置可以模拟固井中水侵的过程、评价水泥浆体系的抗水侵能力，也可以测得模拟岩心与水泥浆接触界面的胶结强度、窜通压力，为优化调整井的固井水泥浆配方、提高水泥浆的抗水侵能力提供参考，克服了现有技术的缺陷和不足。

本发明的另一目的还在于提供利用上述评价仪对固井水泥浆抗水侵能力进行评价的方法，该方法原理可靠，操作简便，具有广阔的市场前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

固井水泥浆水侵模拟评价仪，主要由釜体、氮气源、中间容器、水浴锅等组成。

所述釜体内部，由外向内依次有水泥浆、模拟岩心，所述模拟岩心中心有一个竖直方向不通透的孔；所述釜体外部，釜体顶盖A通过进水口连接中间容器、氮气源，釜体顶盖B通过注气口连接氮气源。

所述釜体顶盖A有进水口、卡槽，釜体顶盖B有注气口、卡槽；所述釜体底盖有水泥浆注入口(2个)、出气口、卡槽；所述釜体中部有两圈泄压螺丝(每圈6个)。

将模拟岩心放入釜体内部，将釜体顶盖A和釜体底盖盖好，将装置倒置，通过釜体底盖的水泥浆注入口向釜体内注入水泥浆；水泥浆凝结之后，将釜体顶盖A取下换上釜体顶盖B，将釜体底盖松开几扣，将出气口旋开，通过釜体顶盖B上的注气口通气。

所述模拟岩心上、下部均垫有石墨垫环，上部的石墨垫环中心有孔，防止水从上部和下部窜入水泥浆。

所述釜体顶盖A、釜体顶盖B和釜体底盖，与釜体本身均是丝扣连接并垫有密封圈。

本发明的模拟岩心选取与地层渗透率和孔隙度相当的即可。