本發明專利技術涉及一種評價酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的方法；首先將水泥長圓柱樣品外層涂抹一層能凝固的液體耐腐蝕密封膠，放入耐腐蝕塑料模具中，密封膠凝固后，用砂紙拋光水泥石端面，然后將水泥石試樣放入高溫高壓腐蝕儀中按要求環境條件進行酸性介質腐蝕實驗，利用體視顯微鏡、致密巖心氣體滲透率孔隙度測定儀、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀分別測試腐蝕后水泥石的腐蝕深度、腐蝕后水泥石的滲透率及孔隙度、腐蝕后水泥石微觀結構、腐蝕后水泥石組分，并通過以上數據對水泥石的耐酸性介質腐蝕狀況進行綜合評價；本方法真實反映井下水泥環微觀結構和形貌的變化，對認識和發現酸性氣藏氣井固井水泥環受酸性介質腐蝕的規律和機理具有指導意義。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種可用于評價酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的方法。
技術介紹
目前國內的高溫深井，如塔里木克拉，四川羅家寨等氣田的部分氣井不同程度地出現環空帶壓現象，環空帶壓是復雜天然氣井工程領域的主要安全問題，其帶來的危害主要有:(1)環空竄流導致環空井口或地表冒氣，使大量天然氣散失，降低了天然氣產量，如2009年10月，大慶徐深8-平I井天然氣滲漏事故等；(2)氣井含H2S等有毒氣體時，地表滲氣會嚴重威脅到人民群眾的生命安全，如羅家寨12.23和3.25事件；(3)竄流降低增產措施的效果，使產層得不到合理的開采；(4)竄流使套管遭受流體的侵蝕和腐蝕，降低了套管的強度和使用壽命；(5)當氣體竄入套管內部，還會影響下部井段生產層的繼續發現和造成錯誤判斷；(6)井下不同壓力系統在層間竄流，不僅降低了采收率，還影響了氣田的合理開發；等等。目前，國內羅家寨、渡口河、鐵山坡、臥龍河等氣田飛仙關組氣藏H2S含量為10 % 16%，龍崗氣田H2S含量為30 180g/m3。高H2S不僅對井下和地面高強度鋼材造成嚴重腐蝕，其強毒性也直接威脅到人身安全，鉆完井風險大。在地層(氣層)一水泥環一套管這一井下系統中，固井水泥環是阻止H2S、CO2等酸性介質腐蝕的第一道屏障。因此，井下管材受酸性氣體腐蝕要達到治“本”，必須注重對防腐蝕水泥漿體系的研究。而對防腐蝕水泥體系進行研究，首先必須弄清楚水泥石在酸 性環境下腐蝕的本質，才能有針對性地采取相應的防腐措施，從根本上提高酸性氣井的固井質量。針對上述情況，黃柏宗、林恩平、呂光明等人于1999年(黃柏宗，林恩平，呂光明等.固井水泥環柱的腐蝕研究[J].油田化學，1999，16 (4):377-383)，郭志勤、趙慶、燕平等人于2004年(郭志勤，趙慶，燕平等.固井水泥石抗腐蝕性能的研究[J].鉆井液與完井液，2004，21 (6):37-40.)，馬開華，周仕明，初永濤等人于2008年(馬開華，周仕明，初永濤等.高溫下H2S氣體腐蝕水泥石機理研究[J].石油鉆探技術，2008，36 ￠):4-8)，嚴思明、王杰、卿大詠等人(嚴思明，王杰，卿大詠等.硫化氫對固井水泥石腐蝕研究[J].油田化學，2010，27 (4) =366-370)和徐璧華、宋茂林、李霜等人(徐璧華，宋茂林，李霜等.水泥石抗鹽防C02/H2S腐蝕研究[J].鉆井液與完井液，2010，27 (5):58-60)以及張聰、張景富、彭邦洲等人(張聰，張景富，彭邦洲等.CO2腐蝕油井水泥石的深度及預測模型[J].硅酸鹽學報，2010，38 (9):1782-1787)于2010年分別對固井水泥環受酸性介質腐蝕狀況進行了不斷地探索。通過對國內外文獻資料的調研，發現以往的腐蝕實驗均是采用將水泥石樣品完全浸泡在酸性環境下進行試驗的實驗手段，這種實驗方法的缺點在于:實際上，氣井井下水泥環受到腐蝕是從氣層和水泥環的接觸界面開始的，而并非水泥環整體、全面、同時受到腐蝕，因此以往水泥石受酸性介質腐蝕的實驗結果與實際情況并不完全符合。采用水泥石樣品完全浸泡的實驗方法，對川渝氣井M井5寸尾管水泥石(FS-31L+SD10水泥漿體系，密度1.88g/cm3)受H2S、CO2氣體腐蝕后腐蝕深度進行了實驗(水泥石直徑25mm ;腐蝕試驗總壓lOMPa，溫度為100°C )，結果表明:水泥石在IMPaCO2和3MPaC02環境下，腐蝕7天后其腐蝕深度分別為1.5mm和3.5mm ;水泥石在3MPaH2S、6MPaH2S、3MpaH2S+lMPaC02、3MpaH2S+3MPaC02四種環境下，腐蝕7天后其腐蝕深度均為擊穿(腐蝕深度 25mm)。從試驗結果可以看出，采用完全浸泡的試驗方法，凡是含有H2S氣體的腐蝕試驗，水泥石的腐蝕深度均為擊穿，腐蝕結果相當嚴重。如果就此認為川渝高含硫氣井井下水泥環隨時間的推移，將全部被H2S等酸性氣體腐蝕擊穿而最終出現因為水泥環受酸性氣體腐蝕而造成的技套環空帶壓現象，后果將不堪設想。但川渝氣田含硫氣井實際情況卻并非如此:幾乎所有技套環空帶壓的含硫氣井，對技套環空帶壓氣的檢測結果均為淺層不含H2S的氣體，證實其帶壓原因并非由于H2S等酸性氣體從井底一直腐蝕水泥環到井口。實際上，氣井井下水泥環并非整體同時受到四面八方的腐蝕，而僅氣層與水泥環的界面受到持續的酸性腐蝕。
技術實現思路
本專利技術的目的在于:為了解決傳統完全浸泡實驗方法測試固井水泥石腐蝕狀況存在的與井下實際情況不完全符合的問題，特提供一種能更真實反映酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的界面腐蝕實驗方法及評價方法。本專利技術所述的評價酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的方法，分為實驗手段和評價方法2部分。實驗手段:首先，將水泥長圓柱樣品外層均勻涂抹厚厚一層能凝固的液體耐腐蝕密封膠；將密封膠包裹的水泥樣快速放入足夠尺寸的耐腐蝕塑料模具中，待密封膠充分凝固后(需保證完全密封水泥石，以模擬水泥環與地層或套管百分百膠結良好的情況)，用砂紙拋光水泥石端面，使其露出新的水泥石面；將耐腐蝕塑料模具包裹的水泥石試樣放入高溫高壓腐蝕儀中按要求環境條件進行酸性介質腐蝕實驗；腐蝕實驗完成后，用尖銳工具小心割開包裹水泥石的外層耐腐蝕塑料模具，露出腐蝕后的水泥石。評價方法:利用體視顯微鏡、致密巖心氣體滲透率孔隙度測定儀、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀分別測試腐蝕性組份侵入水泥石的深度、腐蝕后水泥石滲透率及孔隙度、腐蝕后水泥石微觀結構、腐蝕后水泥石組分，通過以上數據對水泥石的耐酸性介質腐蝕狀況進行綜合評價。本專利技術通過專門的制作手段，模擬井下地層-水泥環-套管百分之百膠結良好的狀況，測試酸性腐蝕介質對水泥環界面的腐蝕狀況，探索并發現酸性氣藏氣井固井水泥環受酸性介質腐蝕的規律和機理，對含硫氣井水泥環的長期封隔性能作出分析和評價，對評估和保障高含氏5/0)2氣藏在開采過程中的安全及延長氣井壽命等均具有非常重要的意義。下面用實例說明本專利技術實施的效果。試驗采用的是川渝氣田X氣井7寸尾管固井水泥漿(FS-31L+SD10水泥漿體系，密度1.90g/cm3)現場取樣(以下稱指定水泥石)，腐蝕試驗條件分別為:3MpaH2S+lMPaC02 (總壓IOMpa)、1.7MpaH2S+lMPaC02 (總壓IOMpa)，以及酸性地層水浸泡，試驗的溫度為90°C，腐蝕時間分別為7天和14天，采用本專利技術提供的界面腐蝕實驗手段。I水泥石界面腐蝕深度變化從指定水泥石在水濕硫化氫和二氧化碳復合酸性氣體環境中、酸性地層水中腐蝕7天和14天后的外觀形貌可以直觀地看出，水泥石在界面腐蝕條件下，用肉眼可以很清晰地觀察到水泥石外表腐蝕的狀況，和水泥石完全侵入實驗手段得出的擊穿結果完全不一樣，界面腐蝕僅水泥石端面受到了部分腐蝕。根據腐蝕后水泥石顏色的變化，采用體視顯微鏡觀察并測試腐蝕性組份侵入水泥石深度的試驗數據如下:(1)31^&3+11^0)2環境腐蝕7天后的腐蝕深度為10mm，腐蝕14天后的腐蝕深度為 Ilmm ；(2) 1.7MpaH2S+IMPaCO2環境腐蝕7天后的腐蝕深度為7_，腐蝕14天后的腐蝕深度為8mm ；(3)酸性地層水浸泡7天后的腐蝕深度為3mm，浸泡14天后的腐蝕深度為3mm。由以上數據可以看出:隨硫化氫分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種評價酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的方法，其特征在于：將水泥長圓柱樣品外層均勻涂抹一層能凝固的環氧樹脂密封膠、丙烯酸酯AB密封膠或PP?PE液體耐腐蝕密封膠；將密封膠包裹的水泥樣品快速放入耐腐蝕的樹脂塑料模具中；待密封膠充分凝固后，用砂紙拋光水泥石端面，使其露出水泥石面；將耐腐蝕的樹脂塑料模具包裹的水泥石樣品放入腐蝕儀中按環境條件進行酸性介質腐蝕實驗；腐蝕實驗完成后，用尖銳工具小心割開包裹水泥石的外層耐腐蝕的樹脂塑料模具，露出腐蝕后的水泥石；利用體視顯微鏡、致密巖心氣體滲透率孔隙度測定儀、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀分別測試腐蝕后水泥石的腐蝕深度、腐蝕后水泥石滲透率及孔隙度、腐蝕后水泥石微觀結構、腐蝕后水泥石組分，通過以上數據對水泥石的耐酸性介質腐蝕狀況進行綜合評價。
【技術特征摘要】
1.一種評價酸性氣藏氣井固井水泥環腐蝕狀況的方法，其特征在于:將水泥長圓柱樣品外層均勻涂抹一層能凝固的環氧樹脂密封膠、丙烯酸酯AB密封膠或PP PE液體耐腐蝕密封膠；將密封膠包裹的水泥樣品快速放入耐腐蝕的樹脂塑料模具中；待密封膠充分凝固后，用砂紙拋光水泥石端面，使其露出水泥石面；將耐腐蝕的樹脂塑料模具包裹的水泥石樣品放入腐蝕儀中按環境條件進行酸性介質腐蝕實驗；腐蝕實驗完成后，用尖銳工具小心割開包裹水泥石的外層耐腐蝕的樹脂塑料模具，露出腐蝕后的水泥石；利用體視顯微鏡、致密巖心氣體滲透率孔隙度測定儀、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀分別測試腐蝕后水泥石的腐蝕深度、腐蝕后水泥石滲透率及孔隙度、腐蝕后...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭友志，唐庚，佘朝毅，付永強，馬發明，郭建華，劉祥康，盧亞鋒，洪玉奎，周浪，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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