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胶凝过渡态水泥浆防气窜能力评价方法

朱海金 高继超 邹双 王圣明 李鹏晓 邹建龙

朱海金,高继超,邹双,等. 胶凝过渡态水泥浆防气窜能力评价方法[J]. 钻井液与完井液,2023,40(6):793-797, 805 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.014
引用本文: 朱海金,高继超,邹双,等. 胶凝过渡态水泥浆防气窜能力评价方法[J]. 钻井液与完井液,2023,40(6):793-797, 805 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.014
ZHU Haijin, GAO Jichao, ZOU Shuang, et al.Method of evaluating the capacity of gas channeling prevention of a cement slurry in gelling transition-state[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(6):793-797, 805 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.014
Citation: ZHU Haijin, GAO Jichao, ZOU Shuang, et al.Method of evaluating the capacity of gas channeling prevention of a cement slurry in gelling transition-state[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(6):793-797, 805 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.014

胶凝过渡态水泥浆防气窜能力评价方法

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.06.014
基金项目: 中石油集团公司重大专项“海洋油气开发及工程关键技术研究”(2021DJ2502)。
详细信息
    作者简介:

    朱海金,教授级高工,1978年生,2002年毕业于天津大学材料学专业并获得工学硕士学位,从事固井材料、技术研究及服务工作。电话 (022)66312865,E-mail:zhuhaij@cnpc.com.cn。

    通讯作者:

    高继超,工程师,2016年毕业于中国石油大学(北京)石油与天然气工程专业获得工程硕士学位,从事固井水泥浆技术研究与服务工作。电话:(022)66312976,E-mail:gaojc@cnpc.com.cn。

  • 中图分类号: TE256

Method of Evaluating the Capacity of Gas Channeling Prevention of a Cement Slurry in Gelling Transition-State

  • 摘要: 环空气窜是多年来困扰固井工程界的技术难题之一。以水泥浆失重理论为基础,通过分析水泥浆有效液柱压力、内部结构阻力和地层流体压力三者间关系以确定验窜时机,结合连续采集水泥浆孔隙压力变化来判别气体是否克服水泥浆内部结构阻力而发生气窜,形成了一种可以直观考察处于胶凝过渡态水泥浆的防气窜能力评价新方法,以此方法研究了不同类型水泥浆的窜流情况,结果表明:① 水泥净浆几乎无法抵抗气体侵入;② 引入适量的降失水剂可轻微提高水泥浆基体的防气窜能力,但效果并不明显,仅能抵抗50 psi(0.344 MPa)的气窜压力;③ 防气窜水泥浆体系因防气窜剂的种类和加量变化,防气窜能力表现各异,通常能够抵御气窜压力范围为100~200 psi(0.689~1.379 MPa),部分防窜材料可以通过增大其加量达到提高防气窜能力的效果,但材料受自身特性影响,存在一定的气窜抵抗能力极限。该方法操作相对简便、实用性强、重复性较好,可横向对比评价不同类型防气窜水泥浆抵抗气体侵入的能力,为防气窜水泥浆体系设计优选提供有效参考。

     

  • 图  1  水泥浆气窜判别图版

    图  2  气窜压力为100 psi时水泥净浆防窜性能曲线

    注:1 psi=0.00689 MPa。

    图  3  气窜压力为150 psi时添加3%降失水剂 水泥浆防窜性能曲线

    注:1 psi=0.00689 MPa。

    图  4  气窜压力150 psi/5%防气窜剂A水泥浆防窜性能测试曲线

    注:1 psi=0.00689 MPa。

    图  5  气窜压力250 psi/8%防气窜剂B水泥浆防窜性能测试曲线

    注:1 psi=0.00689 MPa。

    图  6  气窜压力250 psi/8%防气窜剂C水泥浆防窜性能测试曲线

    注:1 psi=0.00689 MPa。

    图  7  泡沫水泥浆防窜性能测试曲线

    注:1 psi=0.00689 MPa。

    表  1  基础水泥气窜实验结果

    类别水围压/psi气窜压力/psi气窜结果
    净浆10050
    净浆150100
    净浆200150
    净浆250200
    净浆300250
    3%F10050未窜
    3%F150100
    3%F200150
    3%F250200
    3%F300250
      注:每一实验均重复3次,结果一致,1 psi=0.00689 MPa。
    下载: 导出CSV

    表  2  掺有防气窜剂水泥浆体系气窜实验结果

    防气
    窜剂
    水围压/
    psi
    气窜压力/
    psi
    气窜
    结果
    防气
    窜剂
    水围压/
    psi
    气窜压力/
    psi
    气窜
    结果
    3%A150100未窜5%B150100未窜
    3%A2001505%B200150未窜
    5%A200150未窜8%B200150未窜
    8%A200150未窜5%B250200
    5%A2502008%B250200未窜
    8%A2502008%B300250
    8%A30025011%B300250
    3%C150100未窜8%C250200未窜
    3%C2001508%C300250未窜
    5%C200150未窜8%C350300
    5%C25020011%C350300
      注:1 psi=0.00689 MPa。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-21
  • 修回日期:  2023-09-12
  • 刊出日期:  2023-12-30

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