CN113324886B - 一种水泥浆对储层伤害的实验评价装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥浆对储层伤害的实验评价装置，包括岩心静态污染仪、滤液收集罐和钢套筒，本发明可以模拟在井下温度、压力下水泥浆对储层的污染。水泥浆装在钢套筒中，与岩心直接接触，用釜体中的水泥浆滤液补充水泥浆中的滤失液量，在模拟水泥浆污染的前提下，简化了实验设备和实验流程。由于水泥浆装在钢套筒中，即使水泥浆凝固，也不会对设备造成损害。

Description

一种水泥浆对储层伤害的实验评价装置及方法
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种水泥浆对储层伤害的实验评价装置及方法。
背景技术
固井是钻井作业过程中不可缺少的一个重要环节，包括下套管和注水泥。在固井的过程中，储层会受到水泥浆及其他工作液的伤害，伤害一旦形成会对固井质量、油气井产能产生影响，固井过程中不配伍的水泥浆体系及其滤液和固体颗粒都会对储层产生损害。因此，准确评价水泥浆对储层的损害程度，结合具体的储层岩心评价优选出与井下环境相匹配的固井水泥浆体系，对保护储层、提高采收率具有重要的意义。
国内就水泥浆对储层的伤害研究较少，水泥浆对储层损害的评价实验通常参照石油行业标准《SY/T 6540-2002钻井液完井液损害油层室内评价方法》的设备和方法。但该评价方法所使用的评价设备和方法不能完全兼顾污染介质和污染时间，若使用水泥浆污染储层岩心需在水泥浆稠化前结束实验，若使用水泥浆滤液污染储层岩心，则不能模拟水泥浆固相对储层的污染。目前国内尚无适用于评价水泥浆对储层损害程度的相关方法。
西南石油大学的张兴国等人发明了一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置及评价方法，该装置能够有效模拟整个钻完井过程中多种工作液在不同的温度、压力、井筒与地层压差、漏失等复杂工况条件下对储层的伤害。中国石油天然气股份有限公司的朱金智等发明了一种水泥浆对储层损害的评价系统和方法，该系统包括：水泥浆污染装置、地层环境模拟装置、岩心固定装置和控制装置，该系统通过控制装置设置了水泥浆污染装置的工作参数，可以模拟水泥浆快速加热到设定温度后，在水泥浆污染装置和地层环境模拟装置之间压差的作用下，驱动水泥浆固相颗粒和滤液不断流进岩心并逐渐堵塞岩心孔喉，造成渗透率降低的过程。上述两个发明均能够模拟固井过程中水泥浆对储层的损害，但是设备组成复杂，实验流程繁琐；并且由于水泥浆的凝固性能，如果实验时间控制不好、水泥浆固结，实验结束后设备难以清洗，更严重的可能会对实验设备造成损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水泥浆对储层伤害的实验评价装置及方法。
本发明提供了一种评价固井水泥浆对储层损害程度的实验方法。区别于用水泥浆滤液评价水泥浆对储层的损害程度，该方法在简化了评价设备的同时能够模拟固井水泥浆在井下温度、压力条件下对储层的伤害，可以提高水泥浆对储层损害的评价准确率。
本发明提供的方法只需要常规的岩心静态污染仪即可评价水泥浆对储层的损害程度，在模拟水泥浆污染的前提下，简化了实验设备和实验流程；同时该方法在实验过程中既不会因为水泥浆的凝固损坏设备，又能使我们按照井下条件进行实验，得到准确的评价结果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种水泥浆对储层伤害的实验评价装置，包括岩心静态污染仪、滤液收集罐和钢套筒；
所述岩心静态污染仪包括釜体增压泵、釜体、岩心夹持器和围压泵；所述釜体增压泵与所述釜体相连，用于向釜体内注入压力，所述岩心夹持器与所述釜体相连通，所述围压泵与所述岩心夹持器相连，用于向岩心夹持器内提供围压；
所述滤液收集罐设置于所述岩心夹持器的一侧，用于收集由岩心夹持器溢出的滤液；
所述钢套筒为两侧开口的筒状结构，放置于与所述岩心夹持器内，其外径与所述岩心夹持器的内径相匹配。
在上述技术方案中，所述钢套筒为一次性可更换装置。
在上述技术方案中，所述钢套筒的外径为2-3cm，长度为4-6cm。
在上述技术方案中，所述釜体增压泵与所述釜体的连接管路上设置有针型阀和压力传感器。
在上述技术方案中，所述釜体上设置有温度控制器。
在上述技术方案中，所述围压泵与所述岩心夹持器的连接管路上设置有针型阀和压力传感器。
一种水泥浆对储层伤害的实验评价方法，包括以下步骤：
步骤1：岩心清洗烘干，抽真空饱和地层水，测量岩心原始渗透率K0。
步骤2：量取20mL水泥浆，将水泥浆装入钢套筒中。
步骤3：将岩心与钢套筒连接为一体，形成钢套筒、岩心从左至右的顺序排列，整体装入岩心静态污染仪的岩心夹持器中，对岩心和钢套筒施加围压，模拟岩心在井底所受上覆地层压力。
步骤4：将水泥浆滤液装入岩心静态污染仪的釜体中。钢套筒的一端(右侧)与岩心接触，用其中的水泥浆来污染岩心；另一端(左侧)与釜体中水泥浆滤液接触，用来补充水泥浆的滤失液量。
步骤5：调整釜体压力为地层流体压力与井筒压力之差，釜体温度为地层温度；当温度、压力达到设定值后，开始污染岩心，污染时间为水泥浆的稠化时间。
步骤6：污染结束后，取出岩心，用地层水测试岩心被水泥浆污染后的渗透率K1。按照下式计算水泥浆对岩心的损害率D：
Figure BDA0003029900370000031
本发明的优点和有益效果为：
本发明可以模拟在井下温度、压力下水泥浆对储层的污染。水泥浆装在钢套筒中，与岩心直接接触，用釜体中的水泥浆滤液补充水泥浆中的滤失液量，在模拟水泥浆污染的前提下，简化了实验设备和实验流程。由于水泥浆装在钢套筒中，即使水泥浆凝固，也不会对设备造成损害。
附图说明
图1是岩心静态污染仪示意图。
图2是水泥浆污染岩心装置结构示意图。
其中，1为釜体增压泵，2为针型阀，3为压力传感器，4为釜体，5为温度控制器，6为岩心夹持器，7为围压泵，8为滤液收集罐，9为岩心，10为钢套筒，11为水泥浆，12为水泥浆滤液。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
××油田在2017年开发的两口井在投产半年以后，由于海域使用受限制原因，对这两口井进行水泥浆永久弃井封堵作业。后来决定重启对这两口井的开发，但是这两口井在水泥浆弃井作业后，水泥浆会对储层造成严重的伤害，若重新开发，需要评价水泥浆对储层的伤害程度，从而为油藏设计投产方式和选择增产措施提供依据。评价的具体步骤如下。
步骤1：将××油田待污染岩心清洗烘干，抽真空饱和地层水，测量岩心原始渗透率K0。岩心尺寸及初始渗透率如下。
表1××油田岩心数据
Figure BDA0003029900370000041
步骤2：量取20mL水泥浆，将水泥浆装入钢套筒(外径2.5cm，长度5.0cm)中。
步骤3：将岩心与钢套筒装入岩心静态污染仪的岩心夹持器中，钢套筒位于靠近釜体一侧，对岩心和钢套筒施加围压，模拟岩心在井底所受上覆地层压力。
步骤4：将水泥浆滤液装入岩心静态污染仪的釜体中。钢套筒的一端与岩心接触(图中右侧)，用其中的水泥浆来污染岩心；另一端(图中左侧)与釜体中水泥浆滤液接触，用来补充水泥浆的滤失液量。
步骤5：调整釜体压力为地层流体压力与井筒压力之差，釜体温度为地层温度；当温度、压力达到设定值后，开始污染岩心，污染时间为水泥浆的稠化时间。
步骤6：污染结束后，取出岩心，用地层水测试岩心被水泥浆污染后的渗透率K1。计算水泥浆对岩心的损害率
Figure BDA0003029900370000042
实验结果如下。
表2××油田水泥浆伤害实验结果
Figure BDA0003029900370000043
Figure BDA0003029900370000051
采用本发明的测试方法简化了实验设备和实验流程，由于水泥浆装在钢套筒中，即使水泥浆凝固，也不会对设备造成损害。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种水泥浆对储层伤害的实验评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：岩心清洗烘干，抽真空饱和地层水，测量岩心原始渗透率K0；
步骤2：量取水泥浆，将水泥浆装入钢套筒中；
步骤3：将岩心与钢套筒连接为一体，形成钢套筒、岩心从左至右的顺序排列，整体装入岩心静态污染仪的岩心夹持器中，对岩心和钢套筒施加围压，模拟岩心在井底所受上覆地层压力；
步骤4：将水泥浆滤液装入岩心静态污染仪的釜体中，钢套筒的一端与岩心接触，用其中的水泥浆来污染岩心；另一端与釜体中水泥浆滤液接触，用来补充水泥浆的滤失液量；
步骤5：调整釜体压力为地层流体压力与井筒压力之差，釜体温度为地层温度；当温度、压力达到设定值后，开始污染岩心，污染时间为水泥浆的稠化时间；
步骤6：污染结束后，取出岩心，用地层水测试岩心被水泥浆污染后的渗透率K1，按照下式计算水泥浆对岩心的损害率D：
Figure FDA0003502307750000011
评价方法所采用的评价装置包括岩心静态污染仪、滤液收集罐和钢套筒；
所述岩心静态污染仪包括釜体增压泵、釜体、岩心夹持器和围压泵；所述釜体增压泵与所述釜体相连，用于向釜体内注入压力，所述岩心夹持器与所述釜体相连通，所述围压泵与所述岩心夹持器相连，用于向岩心夹持器内提供围压；
所述滤液收集罐设置于所述岩心夹持器的一侧，用于收集由岩心夹持器溢出的滤液；
所述钢套筒为两侧开口的筒状结构，放置于所述岩心夹持器内，其外径与所述岩心夹持器的内径相匹配。
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