摘 要

摘　要：水泥漿靜膠凝強度過渡時間是固井早期氣竄的主要時期，但若初凝前發(fā)生較顯著的塑性體積收縮，造成孔隙壓力大幅度下降，井內(nèi)壓力出現(xiàn)較大程度欠平衡，引發(fā)氣竄的可能性仍然很高

摘　要：水泥漿靜膠凝強度過渡時間是固井早期氣竄的主要時期，但若初凝前發(fā)生較顯著的塑性體積收縮，造成孔隙壓力大幅度下降，井內(nèi)壓力出現(xiàn)較大程度欠平衡，引發(fā)氣竄的可能性仍然很高。為此，基于初凝前套管、地層在井下的實際受力工況，建立了水泥漿凝固過程中的“套管  水泥漿一地層”物理模型，并求解得到了初凝前水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓力下降之間的解析關系。立足于該關系，在綜合考慮水泥漿性能、井底溫度、壓力及套管力學性能等特定工況的前提下，建立了針對初凝前整個塑性態(tài)的固井早期氣竄問題的氣竄預測新方法，即把固井環(huán)空水泥漿初凝前的“有效液柱壓力與啟動壓力之和大于地層孔隙壓力，作為判別條件。最后，利用X區(qū)塊2口井的資料進行了氣竄風險預測分析，分析結果與施工結果一致。該方法可有效預測固井早期環(huán)空氣竄風險，為針對性地調(diào)整水泥漿體系和措施，避免固井后井口環(huán)空帶壓，保障油氣井固井質(zhì)量和安全提供了分析依據(jù)。

關鍵詞：水泥漿  初凝  塑性態(tài)  體積收縮  孔隙壓力  氣竄  預測  固井  新方法

A new method of predicting gas channeling at the early stage of cementing

Abstract：The static gel strength transition time of cement slurry is the main period of gas channeling at the early stage of cementing．If significant plastic state volume shrinkage happens to the slurry prior to the initial settin9，pore Pressure will drop dramatically，which triggers severe under balanced pressure in a well，as a result，gas channeling is still more likely to occur．Therefore，based on the actual stress conditions of casing and formations before the initial setting，a physical model of“casing-slurry-formatlon”was es tablished for cement slurry solidification and the analytical relationship was figured out between plastic state shrinkage and pore pressure drop．On this basis，considering the specific conditions of gas wells such as slurry performance，downh01e temperature，down hole pressure，and casing mechanical properties，a new method was developed to predict the early-stage gas channeling in the whole plastic state cementing by a criterion that“effective hydrostatic pressure plus starting pressure is greater than pore Pressure”．Finally，the risk of gas channeling was analyzed and predicted by use of the data of two wells in block X．The result was consistent with that in actual operation．In conclusion，this study provides good references for engineers to adjust the cement slurry system，avoid wellhead annular pressure，and ensure the cementing quality and safety．

Keywords：cement slurry，initial set，plastic-state volume shrinkage，pore pressure，gas channeling，prediction，cementing，new method

環(huán)空氣竄是幾乎所有天然氣井固井都存在的一個潛在問題，輕則導致井口環(huán)空帶壓，重則發(fā)生不可控井噴事故，嚴重影響油氣井的固井質(zhì)量和安全^[1]。準確預測水泥漿凝結過程中的氣竄潛在風險是有效預防環(huán)空氣竄現(xiàn)象的關鍵技術。現(xiàn)有水泥漿防氣竄能力評價預測方法主要考慮了水泥漿失水、膠凝過渡時間等性能^[2-8]，對井下地層、套管等相關特定工況影響氣竄的考慮較少，因此目前未能很好地解決環(huán)空氣竄問題。本文結合水泥漿塑性體積收縮是導致孔隙壓力下降的本質(zhì)，分析了初凝前塑性態(tài)水泥漿體積收縮與孔隙壓力之間的量化關系，提出了固井早期氣竄問題的氣竄預測新方法。該方法較現(xiàn)有經(jīng)驗公式法而言，可更為

準確、有效預測井下多個氣層的潛在氣竄風險，為防氣竄固井水泥漿的設計提供依據(jù)，有助于降低固井早期氣竄風險，提高固井質(zhì)量。

1　研究現(xiàn)狀及依據(jù)

1．1　氣竄預測方法研究現(xiàn)狀分析

環(huán)空氣竄現(xiàn)象于20世紀60年代早期首次發(fā)現(xiàn)于美國儲氣庫固井^[9]，研究至今，目前已形成了以水泥漿性能系數(shù)法SPN、潛氣竄因子法GFP等為代表的水泥漿防氣竄能力評價方法^[2-8](表1)。由表1可知，日前已有防氣竄能力評價方法主要考慮了水泥漿自身的相關性能，如靜膠凝強度過渡時間、API失水、稠化過渡時間等因素，而固井環(huán)空氣竄的防止是一個綜合的系統(tǒng)工程，受水泥漿自身性能，井下地層、套管相關力學性質(zhì)，井壁殘余泥餅等多方面因素的綜合影響，因此已有經(jīng)驗公式法較少考慮影響環(huán)空氣竄的井下特定工況因素。另一方面，目前所建立的經(jīng)典評價方法主要基于膠凝過渡時間建立，而研究表明在水泥漿凝結過程中，若初凝前發(fā)生較為嚴重的塑性體積收縮，導致井底負壓差過大，秤初凝時間附近的氣竄可能性仍然很高^[10-11]。因此，由于現(xiàn)有防竄評價方法存在上述兩方面的不足，導致其評價結果與實際井下情況存在較大偏差，從很大程度上限制了現(xiàn)有評價方法的應用，故僅依靠現(xiàn)有經(jīng)典防竄評價公式尚不能從根本上解決固井后環(huán)空氣竄技術問題。

 

研究表明^[10]，水泥漿凝結過程中的膠凝失重是引表1水泥漿防氣竄能力評價方法特點表起環(huán)空氣竄現(xiàn)象的首要因素，故維持氣層處的壓力平衡是控制和預測環(huán)空氣竄的根本所在。因此，國內(nèi)外學者針對水泥漿膠凝失重進行了大量的研究，并設計研制了測量水泥漿孔隙壓力下降的失重裝置^[12-14]。但這些裝置多為模擬由水泥漿／井壁組成的理想化固井二界面，大多數(shù)裝置只能測試常溫常壓條件下的失重規(guī)律，不能完全模擬井下溫度、壓力等實際工況，致使現(xiàn)有失重裝置所測失重規(guī)律與井底實際壓力變化情況存在偏差，對固井水泥漿的沒計缺乏指導。

1．2　提出氣竄預測新方法的依據(jù)

隨著水化反應的進行，液態(tài)水泥漿逐漸凝固成固態(tài)水泥石需經(jīng)歷液相、膠凝、凝固和硬化等4個階段^[15](圖1)。液態(tài)水泥漿能夠完全傳遞孔隙壓力，不會發(fā)生氣竄；膠凝態(tài)水泥漿不斷形成膠凝結構，發(fā)生塑性體積收縮，引起孔隙壓力逐漸降低；初凝后，水泥漿進入凝固、硬化階段，表現(xiàn)出固態(tài)特征，滲透率極低，能有效阻止水泥環(huán)本體氣竄^[16-17]。南上述研究分析可知，固井早期氣竄包括兩個階段：靜膠凝強度過渡時間(T1至T2)；靜膠凝強度過渡時間結束時刻至初凝(T2至初凝)。

 

研究表明^[18-20]，水泥漿在塑性狀態(tài)(初凝前)下的體積收縮使水泥漿柱的孔隙壓力降低(即膠凝失重)，造成水泥漿氣侵；凝固后的體積收縮則使得水泥環(huán)與地層和套管間膠結不良，形成微間隙，為氣竄提供通道(圖2)。本文主要考慮固井早期氣竄問題的預測與防止，不局限于膠凝過渡時間，綜合考慮水泥漿膠凝全過程的氣竄問題(即T1至初凝)。以初凝前水泥漿塑性體積收縮導致孔隙壓力下降(膠凝失重)的實質(zhì)為出發(fā)點，基于高溫高壓水泥漿塑性體積收縮率曲線，建立水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓力下降之間的關系模型，結合水泥漿性能、井底地層、套管等特定工況及井壁殘余泥餅等影響因素，最終以氣層處壓力平衡工況為判據(jù)，判斷固井早期氣竄的潛在風險，為針對性技術措施調(diào)整提供參考依據(jù)。

 

2　塑性體積收縮對子L隙壓力下降的影響分析

為了建立初凝前水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓力下降的數(shù)學關系模型，對水泥漿所處的復雜井下環(huán)境及受力狀態(tài)作如下簡化：①以主力氣層附近的水泥漿柱為研究對象，分析氣層位置處水泥漿孔隙壓力下降，近似為恒溫問題，忽略候凝熱傳導和初凝前的水化放熱；②研究井段井眼為規(guī)則圓形，套管居中度100％；③水泥漿孔隙壓力下降所引起的套管、井壁圍巖變形均為微小變形，故將套管、井壁圍巖考慮為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的理想彈性材料；④膠凝態(tài)水泥漿雖然失去了流動能力，但尚具有塑性變形能力，在上覆壓力作用下發(fā)生塑性變形，因此初凝前套管、水泥漿、地層彼此緊密相連，無微環(huán)隙；⑤由于氣井產(chǎn)層固井均要求水泥漿API失水小于等于50mL，失水量很小，可忽略失水所引起的水泥漿體積變化；⑥僅當氣體突破井壁殘余泥餅層，進入環(huán)空后才會沿著環(huán)空水泥漿上竄，因此將井壁泥餅對氣竄的影響考慮為泥餅氣竄啟動壓力，模型建立時不再考慮泥餅的影響。

考慮套管—水泥漿—井壁圍巖的實際工況及其幾何特征，可將井下實際三維問題簡化為軸對稱平面應變問題^[21]。塑性態(tài)“套管水泥漿地層”數(shù)學模型如圖3所示。ri、ro、rw、rf分別為套管內(nèi)斗徑、套管外半徑、井眼半徑和井壁圍巖外半徑。

 

由假沒④可知，初凝前水泥漿處于塑性狀態(tài)，具有塑性變形能力。因此在壓力作用下不會出現(xiàn)固井一二界面，即井壁圍巖水泥漿套管三者緊密相連。當水泥漿發(fā)生塑性體積收縮時，孔隙壓力下降，地層巖石和套管由于受到的徑向壓力降低而發(fā)生彈性恢復變形。因此分析水泥漿塑性體積收縮對孔隙壓力下降的影響時可從套管位移變化、井壁圍巖位移變化和孔隙壓降下的水泥漿體積膨脹等3方面進行分析。

2．1　套管位移變化分析

套管受力狀態(tài)見圖4，其中qi為候凝時由套管內(nèi)鉆井液或候凝液產(chǎn)生的均布載荷，qo為候凝時由環(huán)空水泥漿產(chǎn)生的液柱壓力。

 

顯然，應力分布應當是軸對稱的。套管受力邊界條件為：

 

將邊界條件(1)帶入應力分量半定解^[22]，并考慮位移單值條件，套管上同一點不可能有不同的周向位移。因此必須滿足B＝0，求解得：

 

式中A、B、C為軸對稱應力下套管的位移解常數(shù)，無量綱^[22]。

將A、B、C帶入位移分量^[22]，并考慮到水泥漿孔隙壓力下降后，套管所受的外擠壓力qo下降，內(nèi)壓qi不變，令r＝ro，可得固井第一界面處套管徑向位移變化：

 

式中Ducase為固井第一界面處套管位移變化，m；Ecase為套管的彈性模量，Pa；mcase為套管的泊松比。

2．2　井壁圍巖位移變化分析

“地層  井眼”模型如圖5。地層可看作是半徑無窮大的圓，由圣維南原理^[22]可知：無窮大地層半徑遠大于井眼半徑，因此由井壁應力對無窮遠處的總應力擾動是很小的，可以不計。由于水泥漿未凝固，故井壁僅受水泥漿液柱壓力(qo)的內(nèi)壓作用。

 

同理，在套管位移分析的基礎上，取ri＝rw、ro＝rf®∞、qi＝qo、qo＝0可得：

 

將A、B、C帶入位移分量，并考慮到孔隙壓力下降，并令r＝rw，可得固井第二界面處井壁巖石徑向位移變化：

 

式中Duf為固井第二界面處井壁巖石位移變化，m；Ef為地層巖石的彈性模量，Pa；mf為地層巖石的泊松比。

2．3　孔隙壓降下的體積膨脹分析

水泥漿具備一定的可壓縮性，因孔隙壓力變化引起的水泥漿自身體積膨脹量為^[10，23]：

 

式中Duc為水泥漿自身體積膨脹量，m³；Ccem為水泥漿等溫壓縮系數(shù)，Mpa^-1；Dh為水泥漿柱長度，m。

計算水泥漿等溫壓縮系數(shù)時，認為水泥漿中固相顆粒不可壓縮，而水相可以壓縮。首先根據(jù)BrillBeggs提出的經(jīng)典模型，計算高溫高壓下水的等溫壓縮系數(shù)：

 

式中Cw為水的等溫壓縮系數(shù)，Mpa^-1；P為地層壓力，MPa；T為地層溫度，℃。

然后根據(jù)等溫壓縮系數(shù)定義，得

 

初凝前水泥水化程度低，忽略水泥水化對固相含量的影響，令水固比等于w／s，根據(jù)水相體積uw。與水泥漿體積對應關系，得到水泥漿等溫壓縮系數(shù)：

 

2．4　水泥漿孔隙壓力下降分析

由于水泥漿與地層間隔有致密的泥餅(就算采用沖洗液也無法完全清除，即井壁泥餅客觀存在)，所以水泥漿透過濾餅滲透進地層介質(zhì)中的量微乎其微。因此在模型建立時沒有考慮二者的滲濾影響，故沒有采用耦合方式求解。此處主要依據(jù)位移連續(xù)條件求解。

根據(jù)模型假設④套管、水泥漿、地層緊密相連無間隙，且結合假設①忽略熱膨脹效應可得，水泥漿總體積變化量應等于套管和井壁圍巖體積恢復膨脹量，即

Dush+Duc＝Ducase+Duf    (10)

式中Dush為水泥漿塑性體積收縮量，m³；Ducase為套管膨脹恢復體積，m³；Duf為巖石膨脹恢復體積，m³。

聯(lián)立式(3)、(5)、(6)和(10)可求解得：

 

故水泥漿塑性體積收縮率g為：

 

結合式(11)和式(12)，即得初凝前水泥漿孔隙壓力下降與塑性體積收縮率的解析關系：

 

由上式可知，如果已知初凝前水泥漿塑性體積收縮率大小，將實際井下工況相關參數(shù)代入公式(13)，便可計算獲得初凝前水泥漿孔隙壓力下降規(guī)律。

3　基于水泥漿塑性體積收縮率測量的氣竄預測方法

根據(jù)模型假設⑥，認為氣竄啟動壓力僅存在于井壁泥餅處，結合西南石油大學固井實驗室在20世紀80年代提出的氣竄啟動壓力(氣侵阻力)的概念^[24]，可得環(huán)空氣竄的壓力平衡條件：水泥漿有效液柱壓力+啟動壓力小于氣層壓力。為了準確判斷井下壓力平衡工況，首先必須測量泥餅的氣竄啟動壓力。

3．1　井壁泥餅氣竄啟動壓力測量

井壁殘余泥餅與固井環(huán)空氣竄關系密切，嚴重影響著固井質(zhì)量。初凝前，殘余泥餅是固井早期氣竄的第一道屏障，產(chǎn)層高壓氣體首先必須透過附著在井壁的殘余泥餅，才能沿著膠凝態(tài)水泥漿本體發(fā)生竄流；初凝后，水泥漿逐漸凝固、硬化成水泥石，由于井壁殘余泥餅無法固化膠結，使得崮井二界面膠結質(zhì)最差，為固井后期氣竄提供通道。

初凝前，井壁殘余泥餅厚度一定，因此可認為井擘泥餅在水泥漿塑性階段所具備的氣竄啟動壓力為一定值。目前，國內(nèi)外尚無有關泥餅啟動壓力測量的技術標準或?qū)嶒灧椒ǎ疚牟捎靡韵潞喴讓嶒灧椒▽谀囡瀱訅毫M行測量：①在模擬實際井底溫度工況下，采用高溫高壓失水儀對鉆井液進行API濾失實驗，形成泥餅；②APl濾失實驗結束后，卸掉鉆井液頂部氣壓，打開失水筒頂蓋，倒掉泥餅上部鉆井液；③擰緊失水筒上端部頂蓋，重新連接氣源，將失水筒底部濾液出口浸泡在盛滿水的燒杯內(nèi)；④打開氣源，緩慢地逐漸向失水筒內(nèi)加壓，觀察燒杯內(nèi)液面下的濾液出口，當開始冒泡或者快速濾失時，記錄下對應的氣壓值；⑤為了測量更準確，反復卸壓、加壓2～3次，記錄下對應的氣壓值，求取幾次實驗的平均氣壓，并將該氣壓值作為泥餅的氣竄啟動壓力；⑥實驗結束，拆卸實驗，清洗裝置。

該簡易方法可在模擬與模型理論求解的相同溫度條件下測試泥餅啟動壓力，所測結果為水泥漿塑性體積收縮實驗同溫度工況下的啟動壓力值，二者模擬實驗條件吻合，所測結果準確。

3．2　基于水泥漿塑性體積收縮率測量的氣竄預測方法

基于上述分析，結合初凝前水泥漿塑性體積收縮率測量結果，通過初凝前塑性體積收縮對孔隙壓力下降的影響關系(式13)計算獲得井底溫度壓力條件下的孔隙壓力下降規(guī)律，考慮到水泥漿初始孔隙壓力和初凝時刻對應的氣竄啟動壓力，根據(jù)固井早期氣竄發(fā)生的壓力平衡工況，判斷氣竄發(fā)生的可能性，具體預測步驟見圖6。若初凝前一直滿足“有效液柱壓力+啟動壓力>地層壓力”條件，則在水泥漿凝結過程中不會發(fā)生固井早期氣竄，如圖1中的曲線Ⅰ；反之，若初凝前出現(xiàn)滿足條件“有效液柱壓力+啟動壓力<地層壓力”的點，并隨著水泥漿進一步凝固，在初凝附近形成較大負壓差，則氣竄潛在風險高，如圖1中的曲線Ⅱ。該方法可針對井下多個主力氣層進行固井早期氣竄潛在風險的有效預測，對于氣竄較為危險的井，可通過各類膨脹劑改善水泥漿的塑性體積收縮性能，從而使預測結果滿足曲線Ⅱ的情況，降低氣竄風險。

4　實例分析

已知X區(qū)塊兩口天然氣井Xl和X2。XJ井：Æ177.8mm(內(nèi)徑157.1mm)油層尾管下深5085m，井眼直徑215.9mm，鉆井液密度為2.30g／cm³，采用高密度(2.35g／cm³)水泥漿固井，水固比0.263，封固井段4400～5085m，水泥漿實驗設計溫度為110℃；X2井：Æ127mm油層尾管懸掛固井，井眼直徑149.2mm，鉆井液密度為2.10g／cm³，采用密度為2.13g／cm³水泥漿固井，水固比0.364，封固井段4862～5731m，水泥漿實驗設計溫度為120℃。已知該區(qū)地層壓力梯度為0.0225MPa／m，油層套管彈性模量為206.9GPa、泊松比0.3，地層巖石彈性模量為13.84GPa、泊松比0.287。X1、X2兩井水泥漿基本工程性能滿足現(xiàn)場施工要求(表2)。

 

為獲得初凝前水泥漿塑性體積收縮率大小，采用高溫高壓體積收縮儀進行體積收縮實驗(圖7)。從圖7中可知，根據(jù)水化反應放熱規(guī)律可確定Xl、X2兩井水泥漿初凝時間分別為317min、378min，對應的水泥漿塑性體積收縮率大小分別為0.43％、0.15％。根據(jù)本文泥餅氣竄啟動壓力測量方法測得泥餅的氣竄啟動壓力分別為4.13MPa、5.83MPa(表3)。結合初凝前水泥漿塑性體積收縮率測試結果和泥餅氣竄啟動壓力測試結果，得出初凝前井底壓力變化圖(圖8)。

 

 

由圖8可知，初凝前隨著水泥漿逐漸水化發(fā)生塑性體積收縮，水泥漿孔隙壓力逐漸下降，X1井初凝前B1點處開始滿足氣竄條件(屬于曲線Ⅱ的情況)：水泥漿有效液柱壓力+啟動壓力<地層壓力，因此B1點處為塑性態(tài)水泥漿氣竄危險點，B1點以后直至初凝，水泥漿孔隙壓力進一步下降，井底負壓差逐漸增大，固固井發(fā)生早期氣竄的風險高。同理，X2井初凝前孔隙壓力變化屬于曲線工的情況，固井發(fā)生早期氣竄的風險較低。從施工結果來看，X1井封固段4400～5080m固井質(zhì)量非常差，綜合解釋結果合格的井段僅占8％，并在固井后數(shù)天檢測到了套壓異常，表明發(fā)生較嚴重氣竄現(xiàn)象；同時，X2井封固段4862～573lm固井質(zhì)量綜合解釋結果合格的井段占93％，候凝過程中未發(fā)生氣竄現(xiàn)象。因此，這與本文采用的固井早期氣竄問題的氣竄預測方法評價預測結果一致。

5　結論與建議

1)本文基于彈性力學中的軸對稱應力問題，建立了水泥漿初凝前的“套管—水泥漿—地層”物理模型和初凝前水泥漿塑性體積收縮與孔隙壓力間的數(shù)學模型，并求解得到了水泥漿塑性體積收縮對孔隙壓力下降影響的解析關系。

2)立足于初凝前塑性體積收縮與孔隙壓力之間的關系，在綜合考慮水泥漿性能、井底溫度、壓力及套管力學性能等特定工況的前提下，建立針對初凝前整個塑性態(tài)的固井早期氣竄問題的氣竄預測新方法。

3)應用表明，該方法可有效預測初凝前的固井早期氣竄問題，為針對性地調(diào)整水泥漿體系和措施，避免固井后井口環(huán)空帶壓，保障油氣井固井質(zhì)量和安全提供了分析依據(jù)。

4)本文模型求解主要依據(jù)彈性力學中的邊界位移連續(xù)條件，沒有采用耦合方式求解，建議下一步研究考慮采用耦合方式求解。

 

參考文獻

[1]SYKES R L，LOGAN J L．New technology in gas migration control[C]／／paper l 6653 MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition，27-30 September l987，Dallas，Texas，USA．New York：SPE，1987．

[2]HARRIS K L，RAVI K M，KING D S，et al．Verification of slurry response number evaluation method for gas migration control[C]//paper 20450-MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition，23-26 September 1990，New Orleans，Louisiana，USA．New York：SPE，l990．

[3]SURFTON D L，RAVI K M．New method for determining downhole properties that affect gas migration and annular sealing[C].paper 19520-MS presented at the SPE Annual Technieal Conference and Exhibition,8-11 October 1989.San Antonio，Texas，USA．New York：SPE，1989．

[4]丁士東，張衛(wèi)東．國內(nèi)外防氣竄固井技術[J]．石油鉆探技術，2002，30(5)：35-38．

D1NG Shidong，ZHANG Weidong．Domestic&overseas cementing techniques of gas channeling prevention[J]．Petroleum Drilling Techniques，2002，30(5)：35-38．

[5]劉崇建，張玉隆，謝應權．應用水泥漿稠度阻力變化預測環(huán)空氣竄的方法研究[J]．天然氣工業(yè)，1999，19(5)：46-50．

LIU Chongjian，ZHANG Yulong,XlE Yingquan．Study on the method to predict gas channeling through the change of the slurry consistency resistance[J]．Natural Gas Industry，1999，19(5)：46-50．

[6]VAZQUEZ G，BLANCOA M，COLINA A M．A methodology to evaluate the gas migration in cement slurries[C]// paper 94901-MS presented at the SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference，20-23 June 2005，Rio de Janeiro，Brazil．New York：SPE，2005．

[7]ZHU Haijin，QU Jiansheng，LIU Aiping，et al．A new method to evaluate the gas migration for cement slurries[C]//paper l31052-MS presented at the International Oil and Gas Conference and Exhibition in China,8-10 June 2010，Beijing，China．New York：SPE，2010．

[8]朱海金，屈建省，劉愛萍，等．水泥漿防氣竄性能評價新方法[J]．天然氣工業(yè)，2010，30(8)：55-58．

ZHU Haijin，QU Jiansheng，LIU Aiping，et al．A new method to evaluate gas migration prevention performance of cement slurries[J]．Natural Gas Industry，2010，30(8)：55-58．

[9]WILKINS R P，FREE D．A new approach to the prediction of gas flow after cementing[C]//paper l8622-MS presented at the SPE／IADC Drilling Conference，28 February-3 March 1989，New Orleans，Louisiana，USA．New York：SPE，1989．

[10]劉洋．水泥漿防氣竄關鍵性能探討及防氣竄能力評價方法研究[D]．成都：西南石油大學，2012．

LIU Yang．Analysis of the slurry's key gas-blocking properties and ability evaluation methods[D]．Chengdu：South-west Petroleum University，2012．

[11]劉建．預防環(huán)空氣竄的膨脹水泥機理研究[D]．成都：西南石油大學，2009．

LIU Jian．The studies of using expansion cement to prevent annulus migration[D]．Chengdu：Southwest Petroleum University，2009．

[12]柳亞芳，李玉勇，王吉峰．水泥漿失重的影響因素實驗研究[J]．鉆井液與完井液。2009，26(5)：47-49．

LIU Yafang，LI Yuyong，WANG Jifeng．Study on the factors affecting the weight loss of cement slurry[J]．Drilling Fluid&Completion Fluid，2009，26(5)：47-49．

[13]林友建．一種固井環(huán)空水泥漿失重測量裝置設計研究[D]．成都：西南石油大學，2012．

LIN Youjian．Designing and researching on a kind of cementing annulus slurry pressure measuring device[D]．Chengdu：Southwest Petroleum University，2012．

[14]劉崇建，張玉隆，郭小陽，等．水泥漿橋堵引起的失重和氣侵研究[J]．天然氣工業(yè)，1997，17(1)：41-46．

LIU Chongjian，ZHANG Yulong，GUO Xiaoyang，et al．Research on the loss weight and gas migration caused by cement slurry bridging[J]．Natural Gas Industry，1997，l7(1)：41-46．

[15]胡曙光．先進水泥基復合材料[M]．北京：科學出版社，2009．

HU Shuguang．Advanced cement based composite materials[M]．Beijing：Science Press，2009．

[16]方國偉．固井水泥漿防氣竄性能評價方法研究[D]．東營：中國石油大學，2009．

FANG Guowei．Research on the gas-channeling prevention performance evaluation method of cement slurry[D]．Dongying：China University of Petroleum，2009．

[17]POUR M M，MOGHADASI I．New cement formulation that solves gas migration problems in Iranian South Pars Field Condition[C]//paper l05663-MS presented at the SPE Middle East oil and Gas Show and Conference.11-14 March 2007，Kingdom of Bahrain．New York：SPE，2007．

[18]SABINS F L，suTTON D L．InterrelationshiD between critical cement properties and volume changes during cement setting[J]．SPE Drilling Engineering，1991，6(2)：88-94．

[19]姚曉，鄧敏，唐明述．油井水泥膨脹、降失水雙效材料的研究[J]．硅酸鹽通報，1999，18(6)：43-46．

YAO Xiao，DENG Min，TANG Mingshu．A fluid-loss controllable expansive material for oilweli cement[J]．Bulletin of the Chinese Ceramic Society，1999，18(6)：43-46．

[20]孫展利．水泥漿的水化體積收縮膠凝失重研究[J]．江漢石油學院學報，1997，19(4)：57-60．

SUN Zhanli．Investigation in a slurry pore pressure decrease due to hydrated volume shrinkage gelation[J]．Journal of Jianghan Petroleum Institute，1997，19(4)：57-60．

[21]李軍，陳勉，柳貢慧，等．套管、水泥環(huán)及井壁圍巖組合體的彈塑性分析[J]．石油學報，2005，26(6)：99-103．

LI Jun，CHEN Mian，LIU Gonghui，et al．Elastic-plastic analysis of casing-concrete sheath-rock combination[J]．Acta Petrolei Sinica，2005，26(6)：99-103．

[22]徐芝綸．彈塑性力學[M]．4版．北京：高等教育出版社，2006．

XU Zhiguan．Elasticity[M]．4^th ed．Beijing：Higher Education Press，2006．

[23]ZHOU Desheng，WOJTANOWICZ A K．Analysis of leak off tests in shallow marine sediments[J]．Journal of Energy Resources Technology，2002，124(4)：231-238．

[24]劉崇建，郭小陽．水泥漿膠凝引起的“失重”和氣侵的研究[J]．西南石油學院學報，l981，2(3)：19-30．

LIU Chongjian，GUO Xiaoyang．Research on the loss weight and gas migration caused by cement slurry gelation[J]．Journal of Southwest Petroleum Institute，1981，2(3)：19-30．

 

本文作者：李早元  李進  郭小陽  李寧  董廣超

作者單位：“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點實驗室·西南石油大學

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