[发明专利]一种评价酸性气藏气井固井水泥环腐蚀状况的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于评价酸性气藏气井固井水泥环腐蚀状况的方法。

背景技术

目前国内的高温深井，如塔里木克拉，四川罗家寨等气田的部分气井不同程度地出现环空带压现象，环空带压是复杂天然气井工程领域的主要安全问题，其带来的危害主要有：(1)环空窜流导致环空井口或地表冒气，使大量天然气散失，降低了天然气产量，如2009年10月，大庆徐深8-平1井天然气渗漏事故等；(2)气井含H₂S等有毒气体时，地表渗气会严重威胁到人民群众的生命安全，如罗家寨12·23和3·25事件；(3)窜流降低增产措施的效果，使产层得不到合理的开采；(4)窜流使套管遭受流体的侵蚀和腐蚀，降低了套管的强度和使用寿命；(5)当气体窜入套管内部，还会影响下部井段生产层的继续发现和造成错误判断；(6)井下不同压力系统在层间窜流，不仅降低了采收率，还影响了气田的合理开发；等等。

目前，国内罗家寨、渡口河、铁山坡、卧龙河等气田飞仙关组气藏H₂S含量为10％～16％，龙岗气田H₂S含量为30～180g/m³。高H₂S不仅对井下和地面高强度钢材造成严重腐蚀，其强毒性也直接威胁到人身安全，钻完井风险大。在地层(气层)—水泥环—套管这一井下系统中，固井水泥环是阻止H₂S、CO₂等酸性介质腐蚀的第一道屏障。因此，井下管材受酸性气体腐蚀要达到治“本”，必须注重对防腐蚀水泥浆体系的研究。而对防腐蚀水泥体系进行研究，首先必须弄清楚水泥石在酸性环境下腐蚀的本质，才能有针对性地采取相应的防腐措施，从根本上提高酸性气井的固井质量。

针对上述情况，黄柏宗、林恩平、吕光明等人于1999年(黄柏宗，林恩平，吕光明等.固井水泥环柱的腐蚀研究[J].油田化学，1999，16(4)：377-383)，郭志勤、赵庆、燕平等人于2004年(郭志勤，赵庆，燕平等.固井水泥石抗腐蚀性能的研究[J].钻井液与完井液，2004，21(6)：37-40.)，马开华，周仕明，初永涛等人于2008年(马开华，周仕明，初永涛等.高温下H₂S气体腐蚀水泥石机理研究[J].石油钻探技术，2008，36(6)：4-8)，严思明、王杰、卿大咏等人(严思明，王杰，卿大咏等.硫化氢对固井水泥石腐蚀研究[J].油田化学，2010，27(4)：366-370)和徐璧华、宋茂林、李霜等人(徐璧华，宋茂林，李霜等.水泥石抗盐防CO₂/H₂S腐蚀研究[J].钻井液与完井液，2010，27(5)：58-60)以及张聪、张景富、彭邦洲等人(张聪，张景富，彭邦洲等.CO₂腐蚀油井水泥石的深度及预测模型[J].硅酸盐学报，2010，38(9)：1782-1787)于2010年分别对固井水泥环受酸性介质腐蚀状况进行了不断地探索。通过对国内外文献资料的调研，发现以往的腐蚀实验均是采用将水泥石样品完全浸泡在酸性环境下进行试验的实验手段，这种实验方法的缺点在于：实际上，气井井下水泥环受到腐蚀是从气层和水泥环的接触界面开始的，而并非水泥环整体、全面、同时受到腐蚀，因此以往水泥石受酸性介质腐蚀的实验结果与实际情况并不完全符合。

采用水泥石样品完全浸泡的实验方法，对川渝气井M井5寸尾管水泥石(FS-31L+SD10水泥浆体系，密度1.88g/cm³)受H₂S、CO₂气体腐蚀后腐蚀深度进行了实验(水泥石直径25mm；腐蚀试验总压10MPa，温度为100℃)，结果表明：水泥石在1MPaCO₂和3MPaCO₂环境下，腐蚀7天后其腐蚀深度分别为1.5mm和3.5mm；水泥石在3MPaH₂S、6MPaH₂S、3MpaH₂S+1MPaCO₂、3MpaH₂S+3MPaCO₂四种环境下，腐蚀7天后其腐蚀深度均为击穿(腐蚀深度25mm)。