CN112761605A - 一种预防油气井固井界面密封失效的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预防油气井固井界面密封失效的方法，包括(1)在注水作业或压裂作业前，调节套管内压力至80～120MPa；(2)进行注水作业或压裂作业，向套管内注入常温水，注水压力p为80～120MPa；(3)注水作业或压裂作业结束后，向套管内注入热水，注水时间为10～30min；(4)焖井，焖井时间为60～120min；(5)卸压，使使套管内压力降低到0.2p。本发明通过加热水使套管和水泥环向外膨胀，内压下降引起的向内收缩，两个位移一正一负，刚好避免套管和水泥环剥离；合理设计温度、压力变化范围来消除微环隙，保证了固井界面的密封性。
Description
技术领域
本发明属于油气井开采领域，涉及一种预防油气井固井界面密封失效的方法。
背景技术
油气井固井界面是指水泥环与套管或井壁的胶结界面。在进行水力压裂或注水过程中，容易发生固井界面剥离，即水泥环与套管或井壁之间形成间隙，该间隙称微裂缝，微裂缝会引起井筒密封失效和油气泄漏。
目前，水力压裂或注水主要是从提高油气产量角度进行设计和进行，并没有从保障井筒密封完整性进行考虑，为了避免井筒密封失效，现有的井筒密封失效防治技术主要有开发韧性水泥浆体系、降低注水压力和修井。在一定程度上缓解了水泥环密封失效的几率，但这些技术应用难度大、成本高，且减低了油气产量，不能经济有效地预防井筒密封失效问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种预防油气井固井界面密封失效的方法，该方法通过调节压力和注水温度解决了水泥环密封失效的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种预防油气井固井界面密封失效的方法，包括如下步骤：
(1)在注水作业或压裂作业前，调节套管内压力至80～120MPa；
(2)进行注水作业或压裂作业，向套管内注入常温水，注水压力p为80～120MPa；
(3)注水作业或压裂作业结束后，向套管内注入热水，注水时间为10～30min；
(4)焖井，焖井时间为60～120min；
(5)卸压，使使套管内压力降低到0.2p。
进一步地，所述热水温度为80～100℃。
本发明通过加热水使套管和水泥环向外膨胀，内压下降引起的向内收缩，两个位移一正一负，刚好避免套管和水泥环剥离；合理设计温度、压力变化范围来消除微环隙，保证了固井界面的密封性。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为通过本发明方法水泥环和套筒的径向位移图。
具体实施方式
通过向井壁与套管之间环空注入水泥浆，水泥浆凝固后形成水泥环。油气井固井界面是指水泥环与套管或井壁的胶结界面，通常固井界面的胶结强度较小。在水力压裂或注水过程中，因为温度和压力变化大，固井界面处套管与水泥环的位移会出现差异，表明固井界面上产生了微裂缝，进而会引起井筒密封失效和油气泄漏。
如图1所示，本实施例提供的一种预防油气井固井界面密封失效的方法，该方法包括如下步骤：
(1)准备注水作业或压裂作业，包括准备注水作业所需设备、水、以水温测试。
(2)在注水作业或压裂作业前，采用套管憋压作业调节套管内压力，使套管内初始压力p1为80～120MPa。
(3)进行注水作业或压裂作业，注水作业或压裂作业采用现有步骤进行，在注水作业或压裂作业时需要往套管内注入常温水，本实施例控制其注水压力p2为80～120MPa，直至完成注水作业或压裂作业，通过先套管憋压再注水，可预防前期的微裂缝。
(4)注水作业或压裂作业结束后，马上再往套管内注入热水，热水温度T为80～100℃，注水时间t1为10～30min。
(5)关闭油气井，使油气井处于焖井状态，焖井时间t2为60～120min，使套管内的温度恢复到初始温度；
(6)卸载套管压力，使其卸载后的压力为0.2p2，通过加热水后再恢复套管温度，可预防中后期的微裂缝产生。
下面建立页岩气井筒热-结构耦合有限元模型，将本实施例提供的方法进行模拟实验，评价本实施例提供的方法的可靠性。
页岩气井筒热-结构耦合有限元模型包括套管、水泥环和部分页岩，页岩的尺寸取井眼直径的10倍。套管内壁设置表面传热条件，模拟冷水(Tw)流动和热传递，套管和流体的传热系数为h＝5000W/m2/K。套管内壁施加流体压力模拟压裂液注入和关井操作。
本实施例以p1为120MPa，p2为120MPa，t1为10min，t2为60min，T为80℃实施上述步骤后测试套管、水泥环的径向位移，如图2所示，套管、水泥环几乎是同步移动的，这样便可以预防微裂缝的产生，保证油气井的气密封性。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种预防油气井固井界面密封失效的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在注水作业或压裂作业前，调节套管内压力至80～120MPa；
(2)进行注水作业或压裂作业，向套管内注入常温水，注水压力p为80～120MPa；
(3)注水作业或压裂作业结束后，向套管内注入热水，注水时间为10～30min；
(4)焖井，焖井时间为60～120min；
(5)卸压，使使套管内压力降低到0.2p。
2.根据权利要求1所述的一种预防油气井固井界面密封失效的方法，其特征在于：所述热水温度为80～100℃。
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