一種膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試方法，依次包括以下步驟：（1）配制水泥漿，測試水泥漿的靜膠凝強度曲線SGS(t)；（2）計算水泥漿靜止10min后的滲透率；（3）向水泥漿柱兩端施加壓力，水泥漿開始濾失；（4）確定水泥漿平均濾失速率和水泥漿滲透率；（5）測試對應的水泥石滲透率；（6）得膠凝態(tài)水泥漿滲透率初始曲線；（7）采用靜膠凝強度曲線SGS(t)對上述結(jié)果進行修正，得修正后的膠凝態(tài)水泥漿滲透率。本發(fā)明綜合了液態(tài)水泥漿、膠凝態(tài)水泥漿以及凝固后水泥石的性能，原理可靠，操作方便，能確定水泥漿在凝固過程中膠凝過渡態(tài)滲透率隨時間變化的關系，為水泥漿防氣竄能力評價提供了科學依據(jù)，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)領域固井防氣竄過程中膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試方法?！颈尘凹夹g】
[0002]早在1983年，C.E.Bannister便設計了一種簡易的氣竄模擬裝置，評價水泥漿防氣竄能力，首次針對氣竄危險時間內(nèi)水泥漿體系滲透率進行了研究。1985年，Cheung等學者在回顧了早期氣竄機理的基礎上，提出為減小氣竄必須控制早期氣體通過水泥漿基體內(nèi)孔隙流動，即降低塑性狀態(tài)水泥漿滲透率，并將水泥漿過渡態(tài)滲透率作為防氣竄的一個關鍵性能指標。1990年RobertM.belrute等學者在論文SPE1922里面提出，過渡態(tài)水泥漿滲透率應和失水速率、SGS發(fā)展密切相關。1985?1995年間，國外學者A.Ambari, C.Amiel和
S.APPLEBY、A.WILSON (斯倫貝謝)等人先后設計了簡易裝置對水泥漿滲透率進行了測試。1999年，K.R.Backe將氣竄視為氣體通過水泥石這種多孔介質(zhì)中的滲流；當孔隙較小，滲透率較低時，入口壓力較高；在克服入口壓力后，氣體和水泥漿柱之間的壓差控制氣體侵入量；這是一個非常復雜的過程，氣竄期間水泥漿滲透率和有效液柱壓力連續(xù)變化，并決定了氣竄難易程度。直到2007年，Y.Bahramian等人基于前人大量簡易實驗數(shù)據(jù)、達西滲流定律的基礎上，建立了水泥漿過渡態(tài)滲透率與過渡態(tài)孔隙尺寸分布、SGS發(fā)展和失水速率之間的數(shù)學模型，依據(jù)水泥漿過渡態(tài)的性質(zhì)對達西滲流公式進行了修正。
[0003]國內(nèi)對水泥漿膠凝態(tài)滲透率研究起步較晚。80年代和90年代，天津工程研究院對高分子化合物G60復合改性，控制失水，降低水泥漿滲透性，在現(xiàn)場得到了成功應用。1992年，王立平、羅長吉等學者在固井后水氣竄問題的研究中提出了抗竄時間、抗竄壓差、水氣導率等水泥漿抗竄性能指標，其中水氣導率與國外的滲透率概念類似，均描述了氣竄危險時間內(nèi)，水泥漿抵抗氣體侵入的能力。2011年，滕學清在解決塔里木山前構(gòu)造三超氣井固井后初次氣竄問題時，提出了短靜膠凝強度過渡時間、低滲透率防氣竄水泥漿體系設計思想，認為降低氣竄危險時間內(nèi)水泥漿滲透率可以縮短氣竄距離，減小氣竄危險性，并在現(xiàn)場固井中取得了成功應用。2012年劉洋采用氣竄儀測竄，通過將氣竄流量、氣竄壓差帶入達西滲流公式計算過渡態(tài)滲透率。
[0004]綜合國內(nèi)外研究可知:目前對于固態(tài)巖心或水泥石滲透率已有一套成熟的測試方法，而膠凝態(tài)水泥漿滲透率作為評價水泥漿防氣竄能力的一個關鍵性能指標，目前僅國外學者在這方面作了很多研究，提出了水泥漿滲透率測量的一些簡易方法；從國內(nèi)來看，現(xiàn)階段僅意識到了膠凝態(tài)水泥漿滲透率的重要性，尚沒有具體的測試手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試方法，該方法原理可靠，操作方便，能確定水泥漿在凝固過程中膠凝過渡態(tài)滲透率隨時間變化的關系，為水泥漿防氣竄能力評價提供了科學依據(jù)，具有廣闊的應用前景。
[0006]為達到以上技術目的，本發(fā)明提供以下技術方案。[0007]本發(fā)明通過測量水泥漿靜膠凝強度曲線，測量水泥漿膠凝態(tài)某一時刻對應的滲透率，結(jié)合對應的水泥石滲透率，綜合確定膠凝態(tài)水泥漿的滲透率。該方法綜合了液態(tài)水泥漿、膠凝態(tài)水泥漿以及凝固后水泥石的性能，原理可靠，為膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試提供了可靠的方法。
[0008]一種膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試方法，依次包括以下步驟:
[0009](I)配制水泥漿，根據(jù)井下實際工況條件確定實驗溫度、壓力，測試水泥漿的靜膠凝強度曲線SGS (t)；
[0010](2)設水泥衆(zhòng)靜止10分鐘后，即tQ=10min,由Carman-Kozeny方程計算出滲透率K (t0) =576mD ；
[0011](3)在截面 直徑D、長L的水泥漿柱兩端施加壓力Pp PJ大氣壓)，水泥漿開始濾失，結(jié)合靜膠凝強度曲線SGS (t)，確定水泥漿在壓差AP=P1-Ptl、實驗溫度下滿足下式的時刻h:
[0012]Δp=sgs(t1)·m·l/d
[0013](4)測量水泥漿在V &時刻的濾液重量fl (t0)、fl U1)，按照下式確定&時刻對應的水泥漿平均濾失速率Fia1):
【權利要求】
1. 一種膠凝態(tài)水泥漿滲透率的測試方法，依次包括以下步驟：(1)配制水泥漿，根據(jù)井下實際工況條件確定實驗溫度、壓力，測試水泥漿的靜膠凝強 度曲線SGS(t)；(2)水泥漿靜止10分鐘后，計算tflOmin時的滲透率K(tQ)；(3)在截面直徑D、長L的水泥漿柱兩端施加壓力Pp匕，水泥漿開始濾失，結(jié)合靜膠凝 強度曲線SGS(t)，確定水泥漿在壓差APzPi-匕、實驗溫度下滿足下式的時刻：
【文檔編號】G01N15/08GK103512839SQ201310439112
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權日:2013年9月24日
【發(fā)明者】郭小陽, 李進, 李早元, 程小偉, 李明, 劉健, 付紅瓊, 黃盛 , 鄭凱, 羅洪文 申請人:西南石油大學