水泥水化影响水合物层稳定性定量评价装置及影响程度的评测

作     者：马睿 步玉环 路畅 柳华杰 郭胜来 郭辛阳 MA Rui;BU Yuhuan;LU Chang;LIU Huajie;GUO Shenglai;GUO Xinyang

作者机构：中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 深层油气全国重点实验室•中国石油大学(华东)山东青岛266580 青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266033 

出 版 物：《钻井液与完井液》 (Drilling Fluid & Completion Fluid)

年 卷 期：2024年第41卷第2期

页      面：246-255页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然基金“深水油气井固井水泥传质传热过程中浅层水合物稳定机理”(51974355) 

主　　题：模拟地层 水合物分解 流体带压泵入 评价方法 水泥浆体系 

摘      要：针对海洋深水水合物层在固井过程水泥水化放热对水合物分解量的影响缺乏量化评价装置及方法的问题,充分考虑固井过程中水泥浆体系与水合物层的接触方式,建立了一套模拟水合物层固井的水合物稳定性评价实验装置,该装置实现了低温高压下水合物的生成、带压条件下水泥浆与水合物层接触的流动泵入,直观地测试了与水合物层直接接触下的水泥浆水化放热对地层温度、压力的影响。根据设计的实验装置,通过对水合物饱和度、水合物分解气量的推导计算,建立了一套水合物模拟地层的制作方法,并建立了水泥浆水化影响水合物层稳定性评价方法。根据南海地区浅层地质条件建立了模拟水合物地层,泵入G级油井水泥净浆、低密水泥浆体系和低热水泥浆体系等3组水泥浆体系,得出单位体积油井水泥候凝过程中分解水合物的气体的量分别为0.7356、0.1091和0.0649 mol/L,且评测表明,低热水泥浆体系能够大幅度缩短固井候凝的等待时间。该研究为油气固井过程中对浅层水合物的影响提供了直观测试方法,也证明了海洋深水水合物地层中使用低热水泥浆体系的必要性。