[发明专利]一种高温固井水泥环二界面胶结质量评价方法与系统

说明书

本发明涉及石油工程高温固井领域，具体涉及一种高温固井水泥环二界面胶结质量评价方法与系统。该评价方法通过评价高温固井水泥石密度、抗压强度、渗透率、弹性模量、体积收缩率、孔隙度、泊松比、水泥环7项主控指标的特征参数，采用变异系数法和经验法组合赋权计算各指标归一化下的综合权重，利用加权平均法构建水泥环二界面胶结质量综合评价模型，计算分析二界面胶结质量的综合评价值。该评价系统包括特征参数提取、变异系数法计算、经验法调查、组合权重计算、综合评价模型构建、二界面胶结质量评价6项模块。实现了高温固井水泥环二界面胶结质量定量评价与分析，为高温固井性能合理设计、提高固井质量提供了理论与方法支撑。

技术领域

本发明涉及石油工程高温固井水泥环二界面胶结质量领域，尤其涉及一种高温固井水泥环二界面胶结质量评价方法与系统。

背景技术

根据资料显示，全球剩余油气资源86.6％以上分布在4500-6000m以下的深部地层。深井的井底静止温度可以达到150℃甚至200℃以上，高温环境会导致固井水泥环二界面胶结质量出现较大的变化，甚至会导致水泥环二界面胶结质量的下降，而且在不同的温度范围内水泥环二界面胶结质量变化也不尽相同，即使在相同的温度和深度地层下，高温地层岩石也存在各向异性，二界面胶结质量也存在较大差异。水泥石胶结质量的好坏直接影响到固井质量的好坏，如何更好的评价二界面胶结质量的好坏则直接关系到油井的正常开采甚至最终油气的产量。

现有针对高温环境固井水泥环二界面胶结质量评价的研究较少，且以往固井水泥环的二界面胶结质量主要集中于低温或常温环境以及实验室的岩心模拟实验或测试系统中。2011年练章华等人通过弹性模量和抗压强度数值提出了水泥环与地层岩石第二界面胶结强度评价标准，其评价结果为该区块套管柱强度设计提供了可靠的依据；刘书杰等人在发明专利CN201811502984.8中通过声波对固井质量进行评价；步玉环等人2018年在专利CN201711159565.4中发明公开了一种地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价系统及方法；郭小阳等人2019年在专利CN201911037911.0中发明公开了固井二界面胶结质量评价的一种系统；杨浩等人2020年在专利CN202010551200.1中发明公开了一种可倾斜且可偏心的固井第二界面胶结质量评价方法，可应用于指导现场气窜预测；李盛清等人2021年在专利CN202111035929.4中发明公开了一种随钻声波固井质量评价方法及处理系统；吕秀梅等人2021年在专利CN201910139907.9中发明公开了一种利用超声回波测井评价固井Ⅱ界面胶结质量方法和系统；金云智等人2021年在专利CN202110743654.3中发明公开了一种梯度提升法固井质量评价方法实现井场固井质量测井的快速可靠评价；袁多等人2021年在专利CN201910783209.2中发明公开了一种基于深度学习模型评价固井第二界面的方法及系统。以上发明虽然在某种程度上取得了一定的应用，但主要集中于低温或常温环境，在深井或超深井等高温高压的特定生产条件下都具有一定的局限性，要么不具有固井质量评价的实时性，要么没有对实际生产条件下水泥环的胶结质量进行综合分析，且大多停留在定性方面，未体现高温固井的特殊性以及真实固井二界面的二界面胶结质量，容易产生因人为造成的误差。

在实际的高温地层条件下，水泥环二界面胶结质量的差异主要集中表现在水泥环抗压强度、渗透率、弹性模量、体积收缩率、孔隙度、泊松比以及密度等指标上的不同，每一个指标只能反映某一方面的特征，不能够实现综合的定量分析。此时就迫切需要一种高温固井水泥环二界面胶结质量评价方法，对高温固井水泥环二界面胶结质量进行综合评价，实现对固井胶结质量的具体量化评价。

本文将基于数学模型的思想为水泥环二界面胶结质量提供一种科学、合理的综合评价方法，实现了对高温环境下固井水泥环二界面胶结质量的可计量性与对比性，消除可能因人为判断引起的不确定性，为设计出高温高强度、二界面胶结质量稳定的油井水泥环提供数据基础，为未来优选高温水泥石外掺量提供了一种科学依据与评价基础，对提高深层油气开发具有重大经济效益。

发明内容