CN113075265B - 一种快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法,依次包括如下步骤:(1)配制水泥浆;(2)按照井底循环压力和温度,将水泥浆放入高温高压稠化仪中,养护20分钟达到预定的温度及压力后,静置5分钟,取出水泥浆;(3)将小圆环放在滤纸上,再用滴管将水泥浆垂直正对滴入小圆环内,水泥浆中部分配浆水被滤纸的毛细管力吸出,并在圆环外的滤纸表面呈近似圆形自由扩散,形成一个近似圆形的水圈,当水圈面积趋于稳定时,用直尺或游标卡尺测量水圈直径,计算水圈扩散面积,以此表征水泥浆的抗水侵能力。本发明既能满足现场施工快速测试水泥浆抗水侵能力的要求,又能解决由于测试条件限制带来的诸多问题,为油气井后续施工提供固井质量保障。
Description
技术领域
本发明涉及油气井固井技术领域,涉及固井作业中一种快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法。
背景技术
近年来随着国内勘探开发的进行,我国大多数油田都进入了高含水开采期,这就需要新钻调整井来重组优化井网,以此提高油田的油气开采效率。但是,大多数老油田由于经过长期的注水开发,地层压力系统混乱,高压区、低压区和正常压力区共存,由于层间压差大,调整井固井期间易漏、易窜,同时,地层水渗流严重侵蚀固井二界面处的水泥浆,恶化二界面胶结质量,严重制约后续油田开发。
近年来,许多学者研究水侵对于固井的影响(陈晓楼,李扬,莫继春,赵永会,肖志兴.注水开发中水渗流对固井质量的影响[J].钻井液与完井液,1999(05):24-27)和固井过程中水侵机理(舒秋贵.注水区块调整井固井水侵机理研究[J].西部探矿工程,2004(02):72-74),但在解释水侵过程及其影响因素时,却未提供一种定量测试水泥浆抗水侵能力的方法。在后续对水泥浆抗水侵研究中,孙家上等人发明一种固井水泥浆水侵模拟评价仪(孙家上,李早元,陈文.一种固井水泥浆模拟评价仪.专利公开号:CN111272627A),虽然该装置节省操作时间,对固井水泥浆抗水侵却不能进行量化分析且操作不够简便。李小林等人发明一种用于测试水泥浆防水窜性能装置(李小林,刘文明,闫振峰,凌勇,齐奔,付家文,宗勇,于倩倩,郑其林,黄伟佳.一种用于测试水泥浆防水窜性能装置.专利公开号:CN110376360A),虽然该装置能够模拟实际工况,但操作过于复杂。张兴国等人研制的一套固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力评价装置(张兴国,王金山,王金星,修云鹏,冯波.固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力评价装置及方法.专利公告号:CN107167499B),该装置虽操作简单,但成本较高,不能快速测试水泥浆的抗水侵能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法,既能够满足现场施工快速测试水泥浆的抗水侵能力,又能应对长久以来由于测试条件限制等带来的诸多问题,安全环保,操作简单便捷,为油气井后续施工提供固井质量保障。
为达到以上技术目的,本发明采用以下技术方案。
水泥凝结过程中因表面水化带电吸引、水化产物搭桥与范德华力等内聚力作用,会形成絮状结构。该絮状结构的存在,可增强水泥浆的内聚力,减少自由水的析出,提高水泥浆的抗水侵能力。因此,水泥浆体内的絮凝结构越多、自由水越少、浆体的内聚力越强,抗水侵能力越强。
一种快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法,依次包括如下步骤:
(1)按《油井水泥试验方法》(GB/T19139-2003)配制水泥浆;
(2)按照井底循环压力和温度,将水泥浆放入高温高压稠化仪中,养护20分钟达到预定的温度及压力后,静置5分钟,取出水泥浆;
(3)将小圆环放在滤纸上,再用滴管将水泥浆垂直正对滴入小圆环内,由于滤纸亲水且具备良好的吸水性能,固井水泥浆中部分配浆水将被滤纸强大的毛细管力吸出,并在圆环外的滤纸表面呈近似圆形自由扩散,形成一个近似圆形的水圈,当水圈面积趋于稳定时,用直尺或游标卡尺测量水圈直径,在实验测量时至少从0度、45度、90度和135度四个方向测量直径,取其平均值,计算水圈扩散面积,以此表征水泥浆的抗水侵能力,水圈扩散面积越大,表明滤纸毛细管力吸出的配浆水量越多,浆体的内聚力越小,抗水侵能力越弱。
进一步地,将水圈扩散面积与剪切应力进行非线性拟合,得到水圈扩散面积与剪切应力的关系式,从而通过水圈扩散面积得到水泥浆的剪切应力,过程如下:
发明专利“固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力的评价装置及方法”(CN2017105409259)中,水电导率陡增时的磁子初始转速被认为是水泥浆微观结构开始破坏的起始点,因此导致地层水电导率急剧增加的磁子转速,用于表征水泥浆的抗水侵能力。
通过下式将电导率陡增的磁子转速转化为剪切应力:
τm=η×γm
式中η-流体粘度,cp;τm-所测点剪切应力,pa;γm-所测点剪切速率,s-1;r2-磁转子外半径,m;r1-釜体内半径,m;ω-角速度,rad/s;rm-所测点半径,m;NW-磁子转速,rpm。
以上两种方法皆是以水泥浆内聚力为出发点,以水圈扩散面积或磁子转速作为参考标准,从侧面反映了水泥浆抗水侵能力的强弱。
所述水泥浆为油气井固井过程中使用的常规固井水泥浆。
与现有技术相比较,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明操作简单快速,无需各种繁琐操作,所测水泥浆能满足固井作业中对于水泥浆抗水侵性能的要求,保证了作业施工的连贯性。
(2)本发明充分结合现场实际,所得出的方法测试结果精度较高,保证了现场施工作业中抗水侵性能评价的精度要求。
(3)本发明所需实验材料简单,大大节省了水泥浆抗水侵评价的经济成本,具有良好的市场应用价值。
附图说明
图1为本发明快速定量测试水泥浆抗水侵能力操作示意图。
图中:1-滴管,2-水泥浆,3-小圆环,4-水圈扩散面积,5-滤纸,6-直尺。
图2为本发明不同水灰比下水圈扩散面积随时间变化示意图。
图3为本发明不同水灰比下水圈扩散趋于稳定时面积与剪切应力关系示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实例进一步说明本发明,以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,均在保护之列。
实施例1:
快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法,具体步骤如下:
(1)按规范《油井水泥试验方法》(GB/T19139-2003)配制水灰比为0.40的水泥浆。
(2)假设井底循环温度60℃,压力20MPa,将水泥浆放入已预设好温度及压力的高温高压稠化仪中,选取150转/分钟的转速养护20分钟,达到预定温度及压力后,静置5分钟,取出水泥浆。
(3)将直径2.5cm的小圆环放在相同规格的滤纸上,将配制好的水泥浆用滴管吸取6ml后垂直正对滴入小圆环内,选取相同时间间隔测量,测量至水圈面积趋于稳定,用直尺多次测量各时刻水圈直径,并取其平均值,计算对应的水圈扩散面积。
实施例2:
按规范《油井水泥试验方法》(GB/T19139-2003)配制水灰比为0.44的水泥浆,进行与实施例1相同的操作,计算对应的水圈扩散面积。
实施例3:
按规范《油井水泥试验方法》(GB/T19139-2003)配制水灰比为0.48的水泥浆,进行与实施例1相同的操作,计算对应的水圈扩散面积,做出不同水灰比下水圈扩散面积随时间变化关系图2。将水圈扩散面积数据进行整理,结果如表1所示。
表1时间与扩散面积关系表
实施例4:
取与实施例1-3相同配方的水泥浆,采用张兴国等人研制的固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力评价装置(固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力评价装置及方法.专利公开号:CN107167499B)进行测试,记录水电导率陡增的磁子初始转速,并计算铁滤网处对应剪切应力,将其与对应的水圈扩散趋于稳定时面积比较,结果如表2所示,做出水圈扩散趋于稳定时面积与剪切应力关系示意图3。
表2水圈面积与剪切应力关系表
增大水灰比会使水泥浆变稀,水圈扩散趋于稳定时面积会变大。反之,减小水灰比会使水泥浆变稠,水圈扩散趋于稳定时面积会变小。水灰比越小,水泥浆内聚力越强,导致滤纸毛细管力吸出的配浆水量越少,表明水泥浆在滤纸上水圈扩散趋于稳定时面积越小,其抗水侵的能力越强。由张兴国等人研制的固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力评价装置印证了此观点,水灰比越小,水泥浆内聚力越强,导致模拟地层水电导率急剧增加的磁子转速越大,表明水泥浆能承受的剪切应力越大、其抗水侵的能力越强。
将水圈趋于稳定时面积与剪切应力两组数据进行非线性拟合,可知两者关系式为y=44.19x-0.286,其中x为水圈趋于稳定时扩散面积(cm2),y为剪切应力(pa)。
Claims (2)
1.一种快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法,依次包括如下步骤:
(1)配制水泥浆;
(2)按照井底循环压力和温度,将水泥浆放入高温高压稠化仪中,养护20分钟达到预定的温度及压力后,静置5分钟,取出水泥浆;
(3)将小圆环放在滤纸上,再用滴管将水泥浆垂直正对滴入小圆环内,水泥浆中部分配浆水被滤纸的毛细管力吸出,并在圆环外的滤纸表面呈近似圆形自由扩散,形成一个近似圆形的水圈,当水圈面积趋于稳定时,用直尺或游标卡尺测量水圈直径,在测量时至少从0度、45度、90度和135度四个方向测量直径,取其平均值,计算水圈扩散面积,以此表征水泥浆的抗水侵能力,水圈扩散面积越大,表明滤纸吸出的配浆水量越多,浆体的内聚力越小,抗水侵能力越弱。
2.如权利要求1所述的一种快速定量测试水泥浆抗水侵能力的方法,其特征在于,将水圈扩散面积与剪切应力进行非线性拟合,得到水圈扩散面积与剪切应力的关系式,从而通过水圈扩散面积得到水泥浆的剪切应力。
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Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201041029Y (zh) * | 2007-04-28 | 2008-03-26 | 中国石油集团工程技术研究院 | 油井水泥失重和气液窜模拟测试装置 |
CN103513019A (zh) * | 2013-09-22 | 2014-01-15 | 西南石油大学 | 固井水泥浆气窜模拟评价仪 |
WO2014070503A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods for producing fluid invasion resistant cement slurries |
CN104280326A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-14 | 中国石油大学(华东) | 一种确定泥浆滤液侵入深度的测量装置 |
CN107167499A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-15 | 西南石油大学 | 固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力的评价装置及方法 |
CN207073409U (zh) * | 2017-08-17 | 2018-03-06 | 万玉金 | 一种气藏非均匀平面水侵模拟实验装置 |
CN108442922A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-24 | 刘敬寿 | 一种水平井最优钻井轨迹预测方法 |
CN109236269A (zh) * | 2017-07-06 | 2019-01-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种水窜影响固井质量的测试装置及方法 |
CN111272627A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-12 | 西南石油大学 | 一种固井水泥浆水侵模拟评价仪 |
CN210858702U (zh) * | 2019-09-17 | 2020-06-26 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 | 一种仿真环境水泥防窜能力评价装置 |
CN111691874A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-22 | 中海油田服务股份有限公司 | 一种水泥浆防水窜效果评价装置及评价方法 |
CN112377146A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-02-19 | 西南石油大学 | 一种模拟地层水渗流水侵固井水泥浆的装置及方法 |
-
2021
- 2021-03-19 CN CN202110297706.9A patent/CN113075265B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201041029Y (zh) * | 2007-04-28 | 2008-03-26 | 中国石油集团工程技术研究院 | 油井水泥失重和气液窜模拟测试装置 |
WO2014070503A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods for producing fluid invasion resistant cement slurries |
CN103513019A (zh) * | 2013-09-22 | 2014-01-15 | 西南石油大学 | 固井水泥浆气窜模拟评价仪 |
CN104280326A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-14 | 中国石油大学(华东) | 一种确定泥浆滤液侵入深度的测量装置 |
CN107167499A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-15 | 西南石油大学 | 固井水泥浆在候凝过程中抗水侵能力的评价装置及方法 |
CN109236269A (zh) * | 2017-07-06 | 2019-01-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种水窜影响固井质量的测试装置及方法 |
CN207073409U (zh) * | 2017-08-17 | 2018-03-06 | 万玉金 | 一种气藏非均匀平面水侵模拟实验装置 |
CN108442922A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-24 | 刘敬寿 | 一种水平井最优钻井轨迹预测方法 |
CN210858702U (zh) * | 2019-09-17 | 2020-06-26 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 | 一种仿真环境水泥防窜能力评价装置 |
CN111272627A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-12 | 西南石油大学 | 一种固井水泥浆水侵模拟评价仪 |
CN111691874A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-22 | 中海油田服务股份有限公司 | 一种水泥浆防水窜效果评价装置及评价方法 |
CN112377146A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-02-19 | 西南石油大学 | 一种模拟地层水渗流水侵固井水泥浆的装置及方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Effect of the hydration rate and microstructure of Portland cement slurry on hydrostatic pressure transfer;Kaiqiang Liu;《Powder Technology》;20190430;251-261 * |
固井水泥浆凝固过程中地层水窜流模拟实验;郭辛阳;《实验技术与管理》;20201130;48-52 * |
新型固井用防水窜材料的研究与性能评价;卢海川;《钻井液与完井液》;20170730;75-79 * |
水侵压力对调整井固井二界面性能的影响;张兴国;《硅酸盐通报》;20181130;3678-3683 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113075265A (zh) | 2021-07-06 |
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