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专利名称：一种固井水泥石腐蚀评价方法
技术领域：
本发明涉及油气井固井水泥石的腐蚀评价方法，特别是涉及高含H2S和CO2等酸性油气田固井水泥石的腐蚀评价方法。
背景技术：
油气资源的开采需要钻开地层，建立地面至储层的油气通道。在钻开地层的过程中，为了稳固井壁、封隔地层流体，需要在套管与地层之间的间隙注入固井水泥浆，形成固井水泥石，以保护井眼，使钻井工作顺利进行。由于地层中含有大量的腐蚀性介质，固井水泥石被腐蚀是普遍存在的问题，尤其是在高含H2S和CO2等酸性油气田的开发过程中，固井水泥石被腐蚀的情况非常严重，严重威胁到油气井安全生产。腐蚀性介质与固井水泥石发生化学反应，导致水泥石的渗透率和孔隙度增大，水泥石的结构完整性被破坏，然后腐蚀性介质进一步渗透，腐蚀井下油套管柱，造成油套管柱的抗挤强度降低，影响井筒的完整性。因此，对水泥石的腐蚀研究是油气田开发中亟待解决的问题。 目前，国内外对水泥石腐蚀的评价研究已取得一定进展，通常的评价思路是利用金属模具制作水泥石试样；试样脱�：笾糜谀Ｄ獾木禄肪辰腥哟サ母词笛椋蝗缓蠖愿春蟮乃嗍懈髦中阅懿问亩员炔馄�。然而，真实环境下固井水泥石的内壁与套管接触，固井水泥石的外壁与地层接触，酸性气体沿着固井水泥石的孔隙或裂缝从井底往井口运移，对水泥石的腐蚀应是单向接触的动态腐蚀，而非与酸性气体全接触的腐蚀。因此，利用上述方法对水泥石的腐蚀评价与井下真实环境的水泥石腐蚀情况并不吻合。为准确地对固井水泥石的腐蚀情况进行评价，本发明提出一种新的评价方法。

发明内容
本发明的目的是提供一种固井水泥石腐蚀评价方法。为达到上述目的，本发明采取以下技术方案
首先制备固井所用水泥浆，将水泥浆灌入标准模具，密封模具并置于高温高压养护釜中养护一定时间使其凝固形成水泥石；然后将未除去模具的水泥石试样置于腐蚀反应釜内，注入腐蚀性介质，控制温度、压力、腐蚀时间等条件进行腐蚀试验；取出腐蚀反应釜内的水泥石试样，脱去模具，进行电镜扫描，并测量其抗压强度及渗透率等参数，对腐蚀后水泥石结构进行分析。具体方法如下
(1)根据SY/T5546-2002《油井水泥应用性能试验方法》标准进行水泥浆的制备和性能测定；
(2)制作内径25mm、长度30mm和50mm的模具若干个,将(I)所述的水泥衆灌入模具中，密封并置于高温高压养护釜中养护48h，完成固井水泥石的制备；
(3)将没有除去模具的水泥石试样分别置于腐蚀反应釜的气相反应槽中和液相反应槽中，然后封闭旋塞，在反应釜内添加一定浓度的溶液，注入腐蚀性介质，控制温度、压力、腐蚀时间等条件进行腐蚀试验；(4)取出腐蚀反应釜内的水泥石试样，脱去模具，进行电镜扫描，并测量其抗压强度和渗透率等参数，对腐蚀后的水泥石结构进行分析。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果
(O更真实地模拟了固井水泥石在井下的腐蚀情况，即模拟了腐蚀介质对水泥石的腐蚀是单向接触的动态腐蚀环境，所测得的结果真实可靠；
(2)该腐蚀评价方法不仅可以评价液态离子腐蚀介质对水泥石的腐蚀，而且可以评价酸性气体等气态腐蚀介质对固井水泥石的腐蚀。


图I为未除去模具的水泥石试样A在腐蚀反应釜里放置位置示意图。图2为未除去模具的水泥石试样A剖面图。 图3为实施例I水泥石抗压强度与温度变化关系图。图4为实施例I水泥石渗透率与温度变化关系图。图5为实施例I水泥石抗压强度与腐蚀时间变化关系图。图6为实施例I水泥石渗透率与腐蚀时间变化关系图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例I
首先根据SY/T 5546-2002《油井水泥应用性能试验方法》标准进行G级固井水泥浆的制备。将配置好的G级固井水泥浆灌入内径25臟、长度30mm和50mm的模具I中，密封模具I并置于高温高压养护釜中养护48h，使其在模拟井下状况下凝固形成水泥石2，然后将此未除去模具的水泥石试样A取出，用砂纸磨去玻璃化表面。照此方法，按测试要求制作水泥石试样A若干个。将若干个水泥石试样A分别放于腐蚀反应釜3的气相反应槽5中和液相反应槽8中，然后封闭旋塞6、7，在反应釜3的空腔4内添加一定浓度的氯化钠溶液，通入二氧化碳气体,控制温度、压力、腐蚀时间等条件进行腐蚀试验。从腐蚀反应釜中取出水泥石试样A，除去模具1，经电镜扫描可以观测到不同反应槽中的水泥石2的腐蚀情况有较大差异，液相反应槽中的水泥石腐蚀速率是气相反应槽中水泥石腐蚀速率的3倍左右。图3为水泥石抗压强度与温度变化关系图。从图可以看出，随着温度的升高，未腐蚀的水泥石抗压强度略有下降，但气相反应槽和液相反应槽中的水泥石抗压强度下降明显，其下降趋势大致为先较平缓，而后慢慢加快。图4为水泥石渗透率与温度变化关系图。从图可以看出，随着温度的升高，未腐蚀的水泥石与气相反应槽中的水泥石渗透率只有略微的上升，但液相反应槽中的水泥石渗透率有较大的上升。综合图3和图4说明温度条件对液相腐蚀条件下水泥石的抗压强度和渗透率影响都比较大，对气相腐蚀条件下水泥石的抗压强度影响较大，而对渗透率影响较小。
图5为水泥石抗压强度与腐蚀时间变化关系图。从图可以看出，随着腐蚀时间的增加，气相反应槽中水泥石的抗压强度只有略微的下降，但液相反应槽中水泥石的抗压强度下降较为明显。图6为水泥石渗透率与腐蚀时间变化关系图。从图可以看出，随着腐蚀时间的增加，气相反应槽中水泥石的渗透率只有略微的上升，但液相反应槽中水泥石的渗透率上升非常明显。综合图5和图6说明腐蚀时间对气相腐蚀条件下水泥石的抗压强度和渗透率影响较小，但对液相腐蚀条件下水泥石的抗压强度和渗透率影响较大。 ·
权利要求
1.一种固井水泥石腐蚀评价方法，其特征在于 首先制备固井所用水泥浆，将水泥浆灌入模具，密封模具并置于高温高压养护釜中养护，使其凝固形成水泥石；然后将未除去模具的水泥石试样置于腐蚀反应釜内，注入腐蚀性介质,控制温度、压力、腐蚀时间等条件进行腐蚀试验；最后取出腐蚀反应釜内的水泥石试样，脱去模具，对水泥石进行电镜扫描，并测量其抗压强度及渗透率等参数，对腐蚀后的水泥石结构进行分析。
全文摘要
本发明提供一种固井水泥石腐蚀评价方法，其步骤为首先制备固井所用水泥浆，将制备好的水泥浆灌入模具中，密封模具并置于高温高压养护釜中养护一定时间使其凝固形成水泥石；然后将未除去模具的水泥石试样置于腐蚀反应釜内，注入腐蚀性介质，控制温度、压力、腐蚀时间等条件进行腐蚀试验；最后取出腐蚀反应釜内的水泥石试样，脱去模具，对水泥石进行电镜扫描，并测量其抗压强度和渗透率等性能参数，对腐蚀后水泥石结构进行分析评价。本发明真实地模拟了固井水泥石在井下与腐蚀介质单向接触的动态腐蚀情况，所测得的结果真实可靠。
文档编号G01N17/00GK102830057SQ20121033048
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者林元华, 李强, 曾德智, 施太和, 朱红钧, 王其军, 武元鹏, 周莹, 谢娟 申请人:西南石油大学