【技术实现步骤摘要】
海洋天然气水合物安全长效固井性能设计方法
[0001]本专利技术涉及油气井固井
，尤其涉及海洋天然气水合物安全长效固井性能设计方法。
技术介绍
[0002]天然气水合物是由天然气和水分子组成的类似冰状的固态结晶体，天然气主要由甲烷组成，故也称为甲烷水合物，它在空气中能点燃，也俗称可燃冰。天然气水合物的能量密度较高，理想情况下1m3的天然气水合物可释放出164m3的天然气。天然气水合物被认为是21世纪最有潜力接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一，已引起世界各国尤其是发达国家及能源短缺国家的高度重视。
[0003]目前，海域天然气水合物试采大多采用传统的建井方法，可见通过建井方式开采天然气水合物是当今国际上的主流方法，而固井是建井过程的重要环节，固井质量的好坏对井筒安全影响重大。由于水泥水化放热的影响，一方面将导致本已胶结良好的水泥环与井壁之间出现微环空等固井质量下降问题，且气体不断地向上喷发，产生严重后果；另一方面水合物的分解将导致该区域地层的不稳定，可能会出现塌陷的现象。要实现水合物地层安全建井的目标，保证...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.海洋天然气水合物安全长效固井性能设计方法，其特征在于，由以下步骤实现：
①
前置液的设计以提高顶替效率、提高界面胶结强度为基础，通过提高前置液与钻井液的相容性和冲洗效果，通过前置液改善弱胶结井壁的界面胶结特性从而提高界面胶结质量来实现，并对多种天然气水合物抑制剂进行效果测试，优选出在与地层接触过程中防止天然气水合物分解且在井筒中防止天然气水合物生成的抑制剂及合适加量，并同时保证可以提高顶替效率、提高弱胶结地层固井胶结质量；
②
对于固井水泥浆而言，其水化时所释放的热量对天然气水合物地层产生较大影响，低温条件下会影响水泥水化反应速率，也会大大降低水泥浆活性胶凝材料的火山灰反应，进而导致水泥浆强度发展缓慢、水泥石微观孔隙结构发展不充分，影响力学性能，因此从防止天然气水合物分解、保证低温早强、提高固井质量、保障固井安全、后期开采的井筒完整性等方面来进行设计，应保证固井水泥浆50h水化热应控制在105
‑
118J
·
g
‑1，在14℃的环境温度下，水泥浆最高温度控制在21℃以下；
③
对水泥石力学性能的设计，首先基于软件平台Abaqus按照数值模拟的方法确定出天然气水合物固井二界面胶结情况，即首先要研究天然气水合物地层力学特性和本构关系，并采用广泛使用的Cohesive Zone Model模型模拟出界面胶结情况，获取二界面损伤判据在界面上的分布情况；其次，依据地层力学基本信息建立起模拟地层，并进行二界面胶结强度测试；最后，根据相关结果确定对现有水泥石进行评价，并提出提高天然气水合物地层固井质量的相关力学性能指标：水泥石48h力学性能应具备以下特性：弹性模量在5
‑
8GPa、二界面胶结强度应大于1.2MPa、抗压强度应大于12MPa；
④
根据室内固井模拟实验装置，测试所述固井工作液的性能是否满足要求；若满足要求，进行步骤
⑤
，否则，重复步骤
①‑③
；
⑤
根据目标层段的相关钻井参数对固井工作液注入量进行估算，根据相应的施工参数将满足要求的固井工作液注入地层，直至水泥浆到达设计的范围。2.如权利要求1所述的海洋天然气水合物安全长效固井性能设计方法，其特征在于，所述步骤
①
中，前置液中所添加的天然气水合物抑制剂包括但不限于氯化钠(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王成文，路昊昕，薛毓铖，陈泽华，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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