[发明专利]一种热采井水泥环封固完整性的评价方法

说明书

本发明提供了一种热采井水泥环封固完整性的评价方法。该评价方法包括：确定注蒸汽热采井的热采施工参数；井筒内环境变化分析；实验确定温度对水泥石性能参数的影响；利用ABAQUS建立热传导模型；通过ABAQUS数值接口程序生成ODB文件；建立套管‑水泥环‑地层组合体的流固耦合模型；将热传导模型的ODB文件导入流固耦合模型中；对模型求解并分析数值结果。本发明的评价方法将水泥石强度衰退与高温高压的恶劣环境导致的水泥石破坏结合起来，对于评价热采井水泥环封固完整性具有非常重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种评价热采井水泥环固井封固完整性的方法，属于石油天然气勘探开发领域。

背景技术

固井时是向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业。固井后，套管-水泥环-地层组合体会胶结在一起，良好的胶结起到保护套管、支撑地层、封固油气层的作用，对安全高效生产有着重要的影响。但是，由于固井时的操作失误或是油气生产开发过程中的恶劣环境，导致水泥环封固失效情况的发生。如何提高套管与井壁间水泥环的密封质量、提高水泥环的强度时固井工程长期关注的问题。固井水泥环的力学性能，影响着固井的质量和油气井的寿命。现今全球剩余的石油资源中，稠油资源远远超过常规原油，稠油将是21世纪的重要能源之一。目前国内外稠油开采主要方式为蒸汽吞吐和蒸汽驱，热力采油时蒸汽温度高达380℃。在热采条件下，水泥石在高温下将不可避免的发生抗压强度衰退、渗透率增加等现象，水泥石的稳定性遭到破坏，井筒层间封隔效能失效，井口冒汽冒泡严重，导致层间气窜和环空带压，套损严重，大大缩短稠油井的生产寿命，影响稠油热采井开采效率，造成严重的经济损失，同时，酸性气田还可能对环境造成污染，给公众带来危害。根据辽河油田、克拉玛依等国内稠油生产区块现场数据统计，稠油井套损率高达50％，因水泥环层间封隔失效问题导致停产的井每年以10％的比例逐年上升，井口带压及井场周围冒汽冒泡、层间互窜严重。目前，对于常规地层油气井固井封固完整性的分析较多，而对于注汽井水泥环封固完整性的分析评价较少，这就对注气开发井建设和生产过程中风险的识别和控制造成阻碍，对于保证注气开发井固井作业安全及油气井长期高效开采，保证注气开发井固井水泥环的长期封隔稳定性存在很大的局限性。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是为了提供一种热采井高温高压环境下水泥环封固完整性的评价方法，该方法不仅对温度造成的水泥石性能下降进行分析，而且对外力作用下(温度、压力、注入流体等)水泥石本体失效和界面失效进行分析评价，从而建立了一套完整的力学体系。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种热采井水泥环封固完整性的评价方法，包括以下步骤：

1)获取热采井施工参数；

2)对水泥石进行不同温度条件养护并测试其性能，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比；

3)基于1)、2)的数据，建立套管-水泥环-地层组合体的热传导模型；

4)将热传导模型计算得到ODB文件；

5)基于1)、2)的数据，建立套管-水泥环-地层组合体的热流固耦合模型；

6)对导入ODB文件的热流固耦合模型求解并分析数值结果，分析内容包括水泥石的温度分布、水泥石的周向应力、剪切应力以及一二界面是否出现微环隙。

其中步骤1)中各种参数可以由施工现场获取，并代入步骤3)和5)。步骤2)中可以通过实验室对水泥石测试获得，并代入步骤3)和5)。