專利名稱：一種固井水泥石腐蝕評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣井固井水泥石的腐蝕評(píng)價(jià)方法，特別是涉及高含H2S和CO2等酸性油氣田固井水泥石的腐蝕評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
油氣資源的開采需要鉆開地層，建立地面至儲(chǔ)層的油氣通道。在鉆開地層的過程中，為了穩(wěn)固井壁、封隔地層流體，需要在套管與地層之間的間隙注入固井水泥漿，形成固井水泥石，以保護(hù)井眼，使鉆井工作順利進(jìn)行。由于地層中含有大量的腐蝕性介質(zhì)，固井水泥石被腐蝕是普遍存在的問題，尤其是在高含H2S和CO2等酸性油氣田的開發(fā)過程中，固井水泥石被腐蝕的情況非常嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅到油氣井安全生產(chǎn)。腐蝕性介質(zhì)與固井水泥石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致水泥石的滲透率和孔隙度增大，水泥石的結(jié)構(gòu)完整性被破壞，然后腐蝕性介質(zhì)進(jìn)一步滲透，腐蝕井下油套管柱，造成油套管柱的抗擠強(qiáng)度降低，影響井筒的完整性。因此，對(duì)水泥石的腐蝕研究是油氣田開發(fā)中亟待解決的問題。 目前，國內(nèi)外對(duì)水泥石腐蝕的評(píng)價(jià)研究已取得一定進(jìn)展，通常的評(píng)價(jià)思路是利用金屬模具制作水泥石試樣；試樣脫模后置于模擬的井下環(huán)境進(jìn)行全接觸的腐蝕實(shí)驗(yàn)；然后對(duì)腐蝕后的水泥石進(jìn)行各種性能參數(shù)的對(duì)比測評(píng)。然而，真實(shí)環(huán)境下固井水泥石的內(nèi)壁與套管接觸，固井水泥石的外壁與地層接觸，酸性氣體沿著固井水泥石的孔隙或裂縫從井底往井口運(yùn)移，對(duì)水泥石的腐蝕應(yīng)是單向接觸的動(dòng)態(tài)腐蝕，而非與酸性氣體全接觸的腐蝕。因此，利用上述方法對(duì)水泥石的腐蝕評(píng)價(jià)與井下真實(shí)環(huán)境的水泥石腐蝕情況并不吻合。為準(zhǔn)確地對(duì)固井水泥石的腐蝕情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，本發(fā)明提出一種新的評(píng)價(jià)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種固井水泥石腐蝕評(píng)價(jià)方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
首先制備固井所用水泥漿，將水泥漿灌入標(biāo)準(zhǔn)模具，密封模具并置于高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間使其凝固形成水泥石；然后將未除去模具的水泥石試樣置于腐蝕反應(yīng)釜內(nèi)，注入腐蝕性介質(zhì)，控制溫度、壓力、腐蝕時(shí)間等條件進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)；取出腐蝕反應(yīng)釜內(nèi)的水泥石試樣，脫去模具，進(jìn)行電鏡掃描，并測量其抗壓強(qiáng)度及滲透率等參數(shù)，對(duì)腐蝕后水泥石結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。具體方法如下
(1)根據(jù)SY/T5546-2002《油井水泥應(yīng)用性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水泥漿的制備和性能測定；
(2)制作內(nèi)徑25mm、長度30mm和50mm的模具若干個(gè),將(I)所述的水泥衆(zhòng)灌入模具中，密封并置于高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)48h，完成固井水泥石的制備；
(3)將沒有除去模具的水泥石試樣分別置于腐蝕反應(yīng)釜的氣相反應(yīng)槽中和液相反應(yīng)槽中，然后封閉旋塞，在反應(yīng)釜內(nèi)添加一定濃度的溶液，注入腐蝕性介質(zhì)，控制溫度、壓力、腐蝕時(shí)間等條件進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)；(4)取出腐蝕反應(yīng)釜內(nèi)的水泥石試樣，脫去模具，進(jìn)行電鏡掃描，并測量其抗壓強(qiáng)度和滲透率等參數(shù)，對(duì)腐蝕后的水泥石結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果
(O更真實(shí)地模擬了固井水泥石在井下的腐蝕情況，即模擬了腐蝕介質(zhì)對(duì)水泥石的腐蝕是單向接觸的動(dòng)態(tài)腐蝕環(huán)境，所測得的結(jié)果真實(shí)可靠；
(2)該腐蝕評(píng)價(jià)方法不僅可以評(píng)價(jià)液態(tài)離子腐蝕介質(zhì)對(duì)水泥石的腐蝕，而且可以評(píng)價(jià)酸性氣體等氣態(tài)腐蝕介質(zhì)對(duì)固井水泥石的腐蝕。


圖I為未除去模具的水泥石試樣A在腐蝕反應(yīng)釜里放置位置示意圖。圖2為未除去模具的水泥石試樣A剖面圖。 圖3為實(shí)施例I水泥石抗壓強(qiáng)度與溫度變化關(guān)系圖。圖4為實(shí)施例I水泥石滲透率與溫度變化關(guān)系圖。圖5為實(shí)施例I水泥石抗壓強(qiáng)度與腐蝕時(shí)間變化關(guān)系圖。圖6為實(shí)施例I水泥石滲透率與腐蝕時(shí)間變化關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例I
首先根據(jù)SY/T 5546-2002《油井水泥應(yīng)用性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行G級(jí)固井水泥漿的制備。將配置好的G級(jí)固井水泥漿灌入內(nèi)徑25臟、長度30mm和50mm的模具I中，密封模具I并置于高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)48h，使其在模擬井下狀況下凝固形成水泥石2，然后將此未除去模具的水泥石試樣A取出，用砂紙磨去玻璃化表面。照此方法，按測試要求制作水泥石試樣A若干個(gè)。將若干個(gè)水泥石試樣A分別放于腐蝕反應(yīng)釜3的氣相反應(yīng)槽5中和液相反應(yīng)槽8中，然后封閉旋塞6、7，在反應(yīng)釜3的空腔4內(nèi)添加一定濃度的氯化鈉溶液，通入二氧化碳?xì)怏w,控制溫度、壓力、腐蝕時(shí)間等條件進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。從腐蝕反應(yīng)釜中取出水泥石試樣A，除去模具1，經(jīng)電鏡掃描可以觀測到不同反應(yīng)槽中的水泥石2的腐蝕情況有較大差異，液相反應(yīng)槽中的水泥石腐蝕速率是氣相反應(yīng)槽中水泥石腐蝕速率的3倍左右。圖3為水泥石抗壓強(qiáng)度與溫度變化關(guān)系圖。從圖可以看出，隨著溫度的升高，未腐蝕的水泥石抗壓強(qiáng)度略有下降，但氣相反應(yīng)槽和液相反應(yīng)槽中的水泥石抗壓強(qiáng)度下降明顯，其下降趨勢大致為先較平緩，而后慢慢加快。圖4為水泥石滲透率與溫度變化關(guān)系圖。從圖可以看出，隨著溫度的升高，未腐蝕的水泥石與氣相反應(yīng)槽中的水泥石滲透率只有略微的上升，但液相反應(yīng)槽中的水泥石滲透率有較大的上升。綜合圖3和圖4說明溫度條件對(duì)液相腐蝕條件下水泥石的抗壓強(qiáng)度和滲透率影響都比較大，對(duì)氣相腐蝕條件下水泥石的抗壓強(qiáng)度影響較大，而對(duì)滲透率影響較小。
圖5為水泥石抗壓強(qiáng)度與腐蝕時(shí)間變化關(guān)系圖。從圖可以看出，隨著腐蝕時(shí)間的增加，氣相反應(yīng)槽中水泥石的抗壓強(qiáng)度只有略微的下降，但液相反應(yīng)槽中水泥石的抗壓強(qiáng)度下降較為明顯。圖6為水泥石滲透率與腐蝕時(shí)間變化關(guān)系圖。從圖可以看出，隨著腐蝕時(shí)間的增加，氣相反應(yīng)槽中水泥石的滲透率只有略微的上升，但液相反應(yīng)槽中水泥石的滲透率上升非常明顯。綜合圖5和圖6說明腐蝕時(shí)間對(duì)氣相腐蝕條件下水泥石的抗壓強(qiáng)度和滲透率影響較小，但對(duì)液相腐蝕條件下水泥石的抗壓強(qiáng)度和滲透率影響較大。 ·
權(quán)利要求
1.一種固井水泥石腐蝕評(píng)價(jià)方法，其特征在于 首先制備固井所用水泥漿，將水泥漿灌入模具，密封模具并置于高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)，使其凝固形成水泥石；然后將未除去模具的水泥石試樣置于腐蝕反應(yīng)釜內(nèi)，注入腐蝕性介質(zhì),控制溫度、壓力、腐蝕時(shí)間等條件進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)；最后取出腐蝕反應(yīng)釜內(nèi)的水泥石試樣，脫去模具，對(duì)水泥石進(jìn)行電鏡掃描，并測量其抗壓強(qiáng)度及滲透率等參數(shù)，對(duì)腐蝕后的水泥石結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固井水泥石腐蝕評(píng)價(jià)方法，其步驟為首先制備固井所用水泥漿，將制備好的水泥漿灌入模具中，密封模具并置于高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間使其凝固形成水泥石；然后將未除去模具的水泥石試樣置于腐蝕反應(yīng)釜內(nèi)，注入腐蝕性介質(zhì)，控制溫度、壓力、腐蝕時(shí)間等條件進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)；最后取出腐蝕反應(yīng)釜內(nèi)的水泥石試樣，脫去模具，對(duì)水泥石進(jìn)行電鏡掃描，并測量其抗壓強(qiáng)度和滲透率等性能參數(shù)，對(duì)腐蝕后水泥石結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。本發(fā)明真實(shí)地模擬了固井水泥石在井下與腐蝕介質(zhì)單向接觸的動(dòng)態(tài)腐蝕情況，所測得的結(jié)果真實(shí)可靠。
文檔編號(hào)G01N17/00GK102830057SQ20121033048
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者林元華, 李強(qiáng), 曾德智, 施太和, 朱紅鈞, 王其軍, 武元鵬, 周瑩, 謝娟 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)