【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)水泥環(huán)檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法。
技術(shù)介紹
1、氣井經(jīng)多年服役后井筒質(zhì)量逐漸變差，存在高壓天然氣沿水泥環(huán)竄至非目的層，甚至沿水泥環(huán)界面竄至地表的風(fēng)險(xiǎn)，帶來較大的安全隱患。針對水泥環(huán)封隔能力評價(jià)，目前研究方法主要依據(jù)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)。
2、中國專利公開號：cn109681190a，公開了一種高溫高壓氣井水泥環(huán)密封完整性評價(jià)系統(tǒng)，可依據(jù)高溫高壓氣井的井下工況對水泥環(huán)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以模擬氣竄的方式，評價(jià)溫度、壓力變化對水泥環(huán)密封失效的影響規(guī)律。
3、但是，現(xiàn)有技術(shù)中還存在以下問題，現(xiàn)有技術(shù)中，不能模擬不同固井質(zhì)量水泥環(huán)，且未提出水泥環(huán)密封能力評價(jià)模型，因此無法定量評價(jià)不同固井質(zhì)量條件下水泥環(huán)封隔能力，影響了針對水泥環(huán)氣體封隔能力的評價(jià)效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為此，本專利技術(shù)提供一種水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中不能模擬不同固井質(zhì)量水泥環(huán)，未提出水泥環(huán)密封能力評價(jià)模型，無法定量評價(jià)不同固井質(zhì)量條件下水泥環(huán)封隔能力，影響了針對水泥環(huán)氣體封隔能力的評價(jià)效率的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，包括：
3、步驟s1，配置與氣井井身結(jié)構(gòu)匹配的地層巖石環(huán)以及對應(yīng)尺寸的套管；
4、步驟s2，向套管與所述地層巖石環(huán)間的環(huán)形空間澆筑水泥漿，以氣井溫度和氣井壓力養(yǎng)護(hù)預(yù)定時(shí)長獲取水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件并進(jìn)行聲幅檢測，包括，以預(yù)定間隔獲取不同檢測點(diǎn)的聲幅值確定梯度聲幅離散量
5、步驟s3，重復(fù)所述步驟s2，獲取若干不同高度的水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的膠結(jié)表征參量，基于膠結(jié)表征參量所處范圍對水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行篩選，確定優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件；
6、步驟s4，將優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件置于封閉空間，于所述優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件底部注入高壓氮?dú)?，逐步階梯式升壓直至水泥環(huán)界面破壞，以記錄破壞時(shí)刻的注氣壓力，將注氣壓力確定為對應(yīng)優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的水泥環(huán)封隔能力；
7、步驟s5，將各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別代入水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式中以求解針對氣井井身結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)，獲取針對氣井井身結(jié)構(gòu)的目標(biāo)井段水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括膠結(jié)表征參量、水泥環(huán)封隔能力和優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的高度；
8、步驟s6，將確定的相關(guān)系數(shù)代入至水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式中，依據(jù)目標(biāo)井段的膠結(jié)表征參量，確定針對目標(biāo)井段的水泥環(huán)封隔能力。
9、進(jìn)一步地，在所述步驟s2中，以預(yù)定間隔獲取不同檢測點(diǎn)的聲幅值確定梯度聲幅離散量的過程，包括：
10、獲取各檢測點(diǎn)的聲幅值，計(jì)算各聲幅值的方差，將求得的方差確定為梯度聲幅離散量；
11、其中，各所述檢測點(diǎn)垂直于地面方向以所述預(yù)定間隔排布。
12、進(jìn)一步地，在所述步驟s2中，確定檢測點(diǎn)的梯度布設(shè)間隔的過程包括：
13、基于梯度聲幅離散量確定針對單個(gè)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的梯度布設(shè)間隔；
14、其中，基于梯度聲幅離散量確定的梯度布設(shè)間隔與梯度聲幅離散量成負(fù)相關(guān)。
15、進(jìn)一步地，在所述步驟s2中，計(jì)算膠結(jié)表征參量的過程包括：
16、求解各膠結(jié)表征分量的平均值，得到膠結(jié)表征參量；
17、根據(jù)公式(1)計(jì)算膠結(jié)表征分量：
18、
19、式中，bi為針對單個(gè)檢測點(diǎn)的膠結(jié)表征分量，a為檢測點(diǎn)的聲幅值，afp為檢測點(diǎn)的套管聲幅值，ag為水泥環(huán)的參照膠結(jié)聲幅值。
20、進(jìn)一步地，在所述步驟s3中，基于膠結(jié)表征參量所處范圍對水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行篩選，確定優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的過程包括：
21、若單個(gè)泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的膠結(jié)表征參量處于預(yù)定膠結(jié)表征范圍，則將單個(gè)泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件確定為優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件。
22、進(jìn)一步地，在所述步驟s5中，通過水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式(2)求解針對氣井井身結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)：
23、pfc＝a×c×h+b×h+d×c+e(2)
24、式中，pfc為單個(gè)優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的水泥環(huán)封隔能力，a為綜合相關(guān)系數(shù)、b為高度相關(guān)系數(shù)、d為膠結(jié)相關(guān)系數(shù)、e為能力相關(guān)系數(shù)，c為單個(gè)優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的膠結(jié)表征參量，h為單個(gè)優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的高度。
25、進(jìn)一步地，在所述步驟s4中，獲取針對氣井井身結(jié)構(gòu)的目標(biāo)井段水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式的過程包括：
26、將求解的各相關(guān)系數(shù)代入水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式(2)中得到針對氣井井身結(jié)構(gòu)的目標(biāo)井段水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式。
27、進(jìn)一步地，在所述步驟s5中，獲取目標(biāo)井段的水泥環(huán)膠結(jié)數(shù)據(jù)的過程包括：
28、獲取所述步驟s2中所確定針對不同水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的梯度布設(shè)間隔，求解梯度布設(shè)間隔均值；
29、以對應(yīng)梯度布設(shè)間隔均值在目標(biāo)井段設(shè)置檢測點(diǎn)并在對應(yīng)檢測點(diǎn)檢測聲幅值；
30、基于各檢測點(diǎn)的聲幅值求解所述目標(biāo)井段的若干監(jiān)測段的膠結(jié)表征參量；
31、其中，監(jiān)測段中包含有檢測點(diǎn)。
32、進(jìn)一步地，將符合篩選條件的鄰接監(jiān)測段確定為單個(gè)分析段，并依據(jù)各分析段的膠結(jié)表征參量和長度確定目標(biāo)井段水泥環(huán)封隔能力；
33、其中，所述篩選條件包括，鄰接監(jiān)測段的膠結(jié)表征參量差異比小于預(yù)定的差異比閾值。
34、進(jìn)一步地，所述步驟s6中，依據(jù)公式(3)，確定目標(biāo)井段水泥環(huán)封隔能力；
35、
36、式中：pf為目標(biāo)井段的水泥環(huán)封隔能力，ci為第i分析段的膠結(jié)表征參量，i＝1,2,3，……n，n為分析段的總數(shù)量，hi為第i分析段的長度。
37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)通過獲取符合現(xiàn)場氣井的若干水泥環(huán)試驗(yàn)件，并通過實(shí)驗(yàn)獲取各水泥環(huán)的具體參數(shù)，包括不同高度下對應(yīng)膠結(jié)表征參量的水泥封隔能力，并將獲取的參數(shù)代入至水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式中以獲取針對現(xiàn)場氣井的相關(guān)系數(shù)，從而確定針對現(xiàn)場氣井的水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式，數(shù)據(jù)化評價(jià)水泥環(huán)氣體封隔能力，提高了水泥環(huán)氣體封隔能力的評價(jià)準(zhǔn)確度。
38、進(jìn)一步地，確定水泥環(huán)試驗(yàn)件的梯度聲幅離散量，梯度聲幅離散量表征依據(jù)現(xiàn)場氣井井身結(jié)構(gòu)制備的水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的膠結(jié)的穩(wěn)定情況，在實(shí)際制備過程中，不同的地層巖石結(jié)構(gòu)對水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的膠結(jié)程度會(huì)產(chǎn)生不同的影響，依據(jù)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的膠結(jié)穩(wěn)定情況確定針對單個(gè)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的梯度布設(shè)間隔從而調(diào)整針對水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的數(shù)據(jù)獲取量，以提高針對膠結(jié)表征參量的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步提高了對水泥環(huán)氣體封隔能力的評價(jià)效率。
39、進(jìn)一步地，確定目標(biāo)井段內(nèi)的膠結(jié)復(fù)雜參量，膠結(jié)復(fù)雜參量表征了目標(biāo)井段內(nèi)水泥環(huán)的膠結(jié)復(fù)雜程度，在膠結(jié)復(fù)雜程度與目標(biāo)井段的劃分?jǐn)?shù)量成正相關(guān)，針對性確定目標(biāo)井段內(nèi)的數(shù)據(jù)獲取量，有效節(jié)約算力，依據(jù)通過實(shí)驗(yàn)獲取的針對目標(biāo)井段的相關(guān)系數(shù)確定的公式(3)獲得目標(biāo)井段水泥環(huán)封隔能力，在數(shù)據(jù)化精準(zhǔn)對目標(biāo)井段的水泥環(huán)封隔能力進(jìn)行評價(jià)的同時(shí)，進(jìn)一步提高了對水泥環(huán)氣體封隔能力的評價(jià)效率。
40、進(jìn)一步地，配置與本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，各所述檢測點(diǎn)垂直于地面方向排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，各所述檢測點(diǎn)以所述預(yù)定間隔排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟S2中，確定檢測點(diǎn)的梯度布設(shè)間隔的過程包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟S2中，計(jì)算膠結(jié)表征參量的過程包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟S2中，根據(jù)公式(1)計(jì)算膠結(jié)表征分量：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟S3中，基于膠結(jié)表征參量所處范圍對水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行篩選，確定優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的過程包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟S5中，通過水泥環(huán)封隔能力表達(dá)式(2)求解針對氣井井身結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)：<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，各所述檢測點(diǎn)垂直于地面方向排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，各所述檢測點(diǎn)以所述預(yù)定間隔排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟s2中，確定檢測點(diǎn)的梯度布設(shè)間隔的過程包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟s2中，計(jì)算膠結(jié)表征參量的過程包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟s2中，根據(jù)公式(1)計(jì)算膠結(jié)表征分量：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟s3中，基于膠結(jié)表征參量所處范圍對水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行篩選，確定優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)實(shí)驗(yàn)件的過程包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥環(huán)氣體封隔能力評價(jià)方法，其特征在于，在所述步驟s5中，通過水泥...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張楠，王鵬，馬文海，李俊亮，黃偉明，張曉川，張洪濤，蔣成剛，王清鐸，張季，徐廣云，王景芹，
申請(專利權(quán))人：大慶油田有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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