高温条件下的固井第一界面水力胶结强度实验研究

针对深水固井水泥环所处的高温高压环境及复杂温度变化,研制了一套全尺寸高温高压水泥环密封完整性评价装置.基于此装置,利用气窜法测试了高温高压养护条件下的固井第一界面水力胶结强度,开展了水泥浆养护温度、养护时间以及温度变化等因素对固井第一界面水力胶结强度的影响实验.实验结果表明,水泥浆养护时间72 h时,随着养护温度的升高,水力胶结强度逐渐增加;水泥浆养护温度200℃时,随着养护时间的增加,固井第一界面水力胶结强度呈增加趋势,且养护时间达到5d时,水力胶结强度达到最大值,随后逐渐稳定;温度变化对固井第一界面水力胶结强度影响较大,随着温度的升高,水力胶结强度增大,反之,水力胶结强度减小.

围压条件下水泥封固长度对封隔能力的影响规律

油气井固井质量关系到油气井使用寿命及油气田勘探开发的整体效果,油田公司也规定了必须要达到的固井连续优质段长度。为了探寻水泥封固长度对水泥封隔能力的影响规律,采用Cohesive黏聚力模型描述固井界面胶结特性,考虑水泥环界面初始应力,利用环空气体突破水泥环界面的压力来衡量水泥封隔能力,建立了环空气体突破水泥环的三维有限元数值模型,研究了不同气体黏度、界面胶结强度及水泥环初始应力条件下,固井封固长度对其封隔能力的影响规律,并通过水泥环密封完整性评价试验对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:随着水泥封固长度的增加,水泥封隔能力呈现线性增大的趋势;不同气体黏度对环空气体突破压力影响不大;在不同的界面胶结强度以及水泥环初始应力条件下,水泥封固长度与水泥封隔能力呈线性关系。研究结果对于油气井固井质量评价具有一定的参考作用。