一种保持水泥环密封完整性的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种保持水泥环密封完整性的方法及装置，该方法包括：建立气井井下的由套管、水泥环和地层所构成的有限元分析模型；对所述有限元分析模型中的与所述水泥环受力特性的相关参数进行分析，计算获得回压范围；在所述回压范围内，对固井施工后的水泥环施加回压进行密封。本发明专利技术通过保持水泥环密封完整性，降低微环隙，实现了抑制气井井口环空带压的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种保持水泥环密封完整性的方法及装置
本专利技术涉及石油天然气勘探开发
，特别是涉及一种气井压裂过程中保持水泥环密封完整性的方法及装置。
技术介绍
在石油天然气勘探开发过程中，油套和技套之间的环空带压问题日益突出。产生环空带压的因素较多，如固井胶结质量差、压力变化或温度变化等，而水泥环结构破坏或出现间隙是引起环空带压的关键因素之一。当气井有大型压裂生产施工时，高压会造成水泥环产生不可恢复的径向塑性形变，即压力卸载后，套管与水泥环的第一胶结面会出现环隙，从而导致气窜和环空带压问题，对于高含硫气井还可能导致严重的人员伤亡、环境污染和经济损失。目前，国内外针对预防环空带压的主要研究一般可以分为两类：一是持续改进水泥浆配方，增强弹性变形能力；二是利用以哈利伯顿WellLock树脂材料为代表的环空封隔塞，阻止气体上窜通道。虽然国内学者也试图通过有限元的方法解决上述问题，但是现有的研究在如何通过保持水泥环密封完整性从而预防环空带压方面仍处于瓶颈状态。
技术实现思路
针对于上述问题，本专利技术提供一种保持水泥环密封完整性的方法及装置，通过保持水泥环密封完整性，降低微环隙，实现了抑制气井井口环空带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保持水泥环密封完整性的方法，其特征在于，该方法包括：建立气井井下的由套管、水泥环和地层所构成的有限元分析模型，其中，在所述气井中，所述水泥环位于所述套管和所述地层之间；对所述有限元分析模型中的与所述水泥环受力特性的相关参数进行分析，计算获得回压范围，其中，所述回压范围满足固井完毕后通过压井灌注入的，能够保持所述水泥环密封性的压力范围；在所述回压范围内，对固井施工后的水泥环施加回压进行密封。

【技术特征摘要】
1.一种保持水泥环密封完整性的方法，其特征在于，该方法包括：建立气井井下的由套管、水泥环和地层所构成的有限元分析模型，其中，在所述气井中，所述水泥环位于所述套管和所述地层之间；对所述有限元分析模型中的与所述水泥环受力特性的相关参数进行分析，计算获得回压范围，其中，所述回压范围满足固井完毕后通过压井灌注入的，能够保持所述水泥环密封性的压力范围；在所述回压范围内，对固井施工后的水泥环施加回压进行密封。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立气井井下的由套管、水泥环和地层所构成的有限元分析模型，包括：根据实际采用的套管尺寸与实测井径扩大率，建立由套管、水泥环和地层所构成的三维几何模型；定义所述三维几何模型各部件的物性参数；分别建立套管和水泥环以及水泥环和地层之间的接触属性关系，获得所述套管和水泥环以及水泥环和地层之间的界面的初始应力；对所述三维几何模型进行网格划分，获得有限元网格模型；根据所述物性参数和所述初始应力，设定所述有限元网格模型的边界条件，建立所述有限元分析模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述有限元分析模型中的与所述水泥环受力特性的相关参数进行分析，计算获得回压范围，包括：根据所述有限元分析模型中的与所述水泥环受力特性的相关参数，对所述有限元模型进行回压模拟分析，获得回压模拟分析参数；对所述回压模拟分析参数进行分析计算，获得回压范围。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述有限元模型中的相关参数，对所述有限元模型进行回压模拟分析，获得回压模拟分析参数，包括：在所述有限元分析模型中对所述水泥环施加较小的内压和回压，分别建立所述套管和水泥环以及水泥环和地层之间的接触性关系；在所述有限元分析模型中分析回压对压裂过程中水泥环受力状态的影响因素；在所述有限元分析模型中模拟分析当停止施加内压和回压时，水泥环的密封状态；根据所述接触性关系、所述影响因素和所述水泥环的密封状态，分析获得回压模拟分析参数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述回压范围内，对固井施工后的水泥环施加回压进行密封，包括：根据所述回压范围，确定回压设计值；对所述水泥环缓慢施加回压直至所述回压设计值，实现对水泥环的密封。6.一种保持水泥环密封完...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小龙，兰凯，杨玄，郝小龙，姚平均，王鑫，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司固井公司，
类型：发明
国别省市：北京,11