基于水化反应动力学的深水固井井筒温度与压力耦合预测模型

发布时间：2021-07-19 19:53

　　针对深水固井候凝期间水泥浆温度、压力与水化反应之间复杂的相互作用,基于水泥浆水化反应动力学建立深水固井候凝井筒温度压力耦合模型,利用差分法进行耦合数值求解,并将计算结果与实验及现场数据进行对比以验证模型的准确性。考虑水化反应、温度、压力之间的相互作用时,新建立的固井井筒温度压力耦合模型计算精度在5.6%以内,能够很好地满足工程要求。结合深水井开展数值模拟分析候凝期间井筒温度、压力、水化度的演化规律,研究结果表明:水泥浆温度在水化热作用下会迅速升高;随着水泥浆胶凝强度的发展,水泥浆的孔隙压力会逐渐降低,甚至低于地层压力,从而引发气窜;瞬态变化的温度和压力会影响水泥浆水化反应速率,井筒深部的水泥浆在高温高压环境下具有更快的水化反应速率;对于深水固井作业来说,泥线附近的低温环境会延长水泥浆的候凝时间,导致固井工作周期变长。图16表2参26 

【文章来源】：石油勘探与开发. 2020,47(04)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

深水固井工艺示意图

水泥浆的孔隙压力随胶凝强度的增加不断减小，该过程与水泥浆水化反应密切相关。因此，水泥浆内孔隙压力的计算应考虑水泥浆水化反应的影响。当水泥浆的有效应力增加到一定程度，水泥浆的强度便能够支撑起自身的重量，该时刻水泥浆内的孔隙压力下降到孔隙水的静液柱压力并维持恒定[21]:结合水泥浆的水化动力学计算模型，水泥浆孔隙压力可以表达为：

考虑到井眼直径远小于井筒长度，故将套管与水泥环划分成一维单元格；而地层相对于井筒为轴对称，故可划分成二维单元格。图3为计算过程中单元格划分示意图。2.3 方程离散

【参考文献】：
期刊论文
[1]胶质气体泡沫基泡沫水泥体系[J]. VELAYATI Arian,ROOSTAEI Morteza,RASOOLIMANESH Rasool,SOLEYMANI Mohammad,FATTAHPOUR Vahidoddin.  石油勘探与开发. 2019(06)
[2]深水油井测试工况下井筒结蜡区域预测方法[J]. 高永海,刘凯,赵欣欣,李昊,崔燕春,辛桂振,孙宝江.  石油勘探与开发. 2018(02)
[3]注水泥循环温度影响因素探讨[J]. 刘洋,艾正青,李早元,郭小阳.  西南石油大学学报(自然科学版). 2012(01)
[4]海洋深水固井温度模拟技术[J]. 王清顺,张群,徐绍诚,陈小华,田荣剑.  石油钻探技术. 2006(04)
[5]水泥基材料的水化动力学模型[J]. 阎培渝,郑峰.  硅酸盐学报. 2006(05)
[6]对常规注水泥温度场预测方法的评价[J]. 尹成,何世明,徐壁华,宋周成,迟军,孙吉军.  西南石油学院学报. 1999(04)



本文编号：3291322