盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究

谢关宝 滕春鸣 柳华杰

谢关宝, 滕春鸣, 柳华杰. 盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究[J]. 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021113
引用本文: 谢关宝, 滕春鸣, 柳华杰. 盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究[J]. 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021113
XIE Guanbao, TENG Chunming, LIU Huajie. Influence of Salt Rock Creep on Integrity of Cement Sheath Gas Seal[J]. Petroleum Drilling Techniques. doi: 10.11911/syztjs.2021113
Citation: XIE Guanbao, TENG Chunming, LIU Huajie. Influence of Salt Rock Creep on Integrity of Cement Sheath Gas Seal[J]. Petroleum Drilling Techniques. doi: 10.11911/syztjs.2021113

盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究

doi: 10.11911/syztjs.2021113
详细信息
    作者简介:

    谢关宝(1977—),男,山东济宁人,2004年毕业于石油大学(华东)地球探测与信息技术专业,2013年获中国石油大学(华东)地质资源与地质工程博士学位,高级工程师,主要从事测井方法研究、岩石物理试验与分析、地球物理正反演及测井资料解释等工作。E-mail:baoupc@163.com

  • 中图分类号: TE256

Influence of Salt Rock Creep on Integrity of Cement Sheath Gas Seal

  • 摘要: 盐岩具有可溶性及可塑性,钻井及固井过程中易发生塑性变形或蠕动流动,导致井眼呈不规则形状,使套管发生变形或被挤毁,影响盐岩层段井筒气密性,从而影响油(气)井的正常生产及安全。为了给盐岩层段的井筒气密性评价提供理论依据,基于岩石物理试验及三维有限元法,分析了盐岩地层对固井一界面、二界面气密性的影响。结果表明:固井一界面对气体的密封能力强于水泥石本身的气密性,盐岩蠕变可增强固井二界面的气密能力;盐岩层气体密封能力主要取决于固井二界面的密封能力和水泥石自身密封能力;盐岩层气体密封能力与界面接触压力呈复杂正相关性,得到了固井二界面气体密封压力定量评价模型。固井二界面气体密封压力定量评价模型可对目标区盐岩地层气密性评价提供实践指导,对其他地区类似地层也具有借鉴作用。
  • 图  1  盐岩-水泥环-套管三维模型

    Figure  1.  Salt rock cement sheath casing model

    图  2  地应力对气体密封能力的影响

    Figure  2.  Influence of in-situ stress on gas sealing ability

    图  3  蠕变时间对固井二界面气体密封能力的影响

    Figure  3.  Effect of creep time on gas sealing ability of second interface in cementing

    图  4  界面气体密封能力随地层深度的变化规律

    Figure  4.  Variation of gas sealing capacity of interface with depth of ground layer

    图  5  界面接触压力随界面封固长度的变化规律

    Figure  5.  Variation of interface contact pressure with interface sealing length

    图  6  气体撑开界面压力随界面封固长度的变化规律

    Figure  6.  Variation of interface pressure with sealing length of gas interface

    图  7  盐岩单轴蠕变试验

    Figure  7.  Uniaxial creep test of salt rock

    图  8  裂缝宽度-接触压力对应关系

    Figure  8.  Relationship between crack width and contact pressure

    图  9  WX4-3井固井质量综合评价结果

    Figure  9.  Comprehensive evaluation chart for cementing quality of wx4-3 well

    表  1  固井一界面气体密封能力

    Table  1.   Gas sealing ability of the first interface of cementing

    模拟套管长度/mm密封压力/MPa接触压力/MPa
    18.97.201.35
    28.76.001.38
    39.09.401.98
    47.99.801.98
    58.210.302.02
    69.510.801.98
    78.410.002.01
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    表  2  固井二界面气体密封能力

    Table  2.   Gas sealing ability of second interface in cementing

    试验方案岩样围压/MPa突破压力/MPa接触压力/MPa
    方案112.00.1
    22.01.00.9
    36.04.01.9
    方案214.00.60.5
    26.02.72.6
    310.05.6
    方案346.07.85.7
    58.01.07.6
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    表  3  蠕变试验参数取值

    Table  3.   Fitting parameters of creep experimental

    试验方法Anm
    单轴蠕变试验4.14×10–62.000–0.94
    围压蠕变试验3.74×10–61.8760
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    表  4  WX4-3井盐层段固井二界面密封压力

    Table  4.   Sealing pressure of the second interface of wx4-3 well salt interval cementing

    地层深度/m候凝不同时间后的固井二界面密封压力/MPa
    24 h48 h72 h600 h1000 h
    2 30039.0342.9544.7250.0350.70
    2 35040.0444.0045.7851.1451.81
    2 40040.9745.0046.8252.2852.96
    2 45071.2067.0865.2359.7159.02
    2 50043.0147.2049.0654.5555.22
    2 55043.7548.0649.9855.6456.32
    2 60044.6249.0751.0456.7657.45
    2 65045.6550.1252.1057.8758.56
    2 70046.8151.2753.2459.0059.69
    2 75047.6652.2054.2260.1060.81
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    表  5  WX7-7井盐岩层段固井质量评价结果

    Table  5.   Statistics of cementing quality evaluation results in salt rock section of WX7-7

    测井次数界面固井质量评价结果占比,%
    中等
    第一次
    (固井3 d)
    一界面0.3 7.192.6
    二界面 0.799.3
    第二次
    (固井32 d)
    一界面8.215.975.9
    二界面1.711.986.4
    第三次
    (固井47 d)
    一界面21.4 21.457.2
    二界面10.8 17.072.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-08
  • 修回日期:  2021-09-03

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