石油学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (8): 937-946.DOI: 10.7623/syxb201808009

• 石油工程 • 上一篇    下一篇

固井水泥浆侵入对近井壁水合物稳定的不利影响

刘天乐, 郑少军, 王韧, 孙嘉鑫, 蒋国盛, 张凌, 孙慧翠, 宁伏龙   

  1. 中国地质大学工程学院 湖北武汉 430074
  • 收稿日期:2017-12-06 修回日期:2018-05-28 出版日期:2018-08-25 发布日期:2018-09-04
  • 通讯作者: 宁伏龙,男,1977年8月生,2000年获中国地质大学(武汉)学士学位,2005年获中国地质大学(武汉)博士学位,现为中国地质大学(武汉)教授,主要从事非常规天然气勘探与开发、海洋科学及油气钻探研究工作。Email:nflzx@cug.edu.cn
  • 作者简介:刘天乐,男,1984年8月生,2007年获中国地质大学(武汉)学士学位,2013年获俄罗斯圣彼得堡国立矿业大学博士学位,现为中国地质大学(武汉)副教授,主要从事非常规能源勘探与开发及低温条件下钻井与固井研究工作。Email:liutianle2008@163.com
  • 基金资助:

    国家重点研发计划战略性国际科技创新合作重点专项(2016YFE0204300)、国家自然科学基金项目(No.41502346、No.51274177)、国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室开放基金项目(DET201610)、有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室开放基金项目(2017YSJS02)资助。

Negative effect of cementing slurry invasion on gas hydrate stability around borehole wall

Liu Tianle, Zheng Shaojun, Wang Ren, Sun Jiaxin, Jiang Guosheng, Zhang Ling, Sun Huicui, Ning Fulong   

  1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Hubei Wuhan 430074, China
  • Received:2017-12-06 Revised:2018-05-28 Online:2018-08-25 Published:2018-09-04

摘要:

中国青藏高原多年冻土区蕴藏有丰富的天然气水合物资源,在此区域进行常规油气固井时产生水合物的几率较大。在井内压差作用下,固井水泥浆容易侵入含水合物地层内部并贴近水合物水化放热,改变水合物相平衡条件并诱发水合物分解,导致固井质量降低甚至失效。以青藏高原木里地区含水合物多年冻土层为研究对象,采用室内模拟实验和数值模拟计算相结合的方法,研究了固井水泥浆侵入对近井壁地层中水合物的影响。研究结果表明,在多年冻土区水合物地层进行常规油气固井作业时,渗入井周地层的固井水泥浆只需22 min即可导致其渗透距离内的水合物发生不同程度的分解,且距离井壁约1倍井径的范围内的水合物将全部分解,直接导致井壁失稳和固井质量低劣。

关键词: 水合物地层, 固井水泥浆, 渗透侵入, 水化热, 水合物分解

Abstract:

The permafrost region in Qinghai-Tibet Plateau (China)is abundant in natural gas hydrate resources, where there is a great probability of encountering gas hydrate during conventional oil and gas well cementation operations. Under the intra-well pressure difference, it is easy for cementing slurry to invade into the hydrate-bearing formation and adjoin the hydrate for hydration exothermic action, so as to change the hydrate phase balance conditions and induce hydrate decomposition, thus leading to cementing quality reduction or even failure. In this paper, the permafrost region of Muli area in the Qinghai-Tibet Plateau is taken as the study object. Using indoor simulation experiment in combination with numerical simulation, this study analyzes the influence of cementing slurry invasion on the hydrate in the formation near the borehole wall. The results show that during the conventional oil and gas cementing operations in the permafrost region of the Qinghai-Tibet Plateau, it takes only 22 minutes for the cementing slurry invading into the formation near borehole to cause different degrees of hydrate decomposition; within the range of well diameter, the hydrate will be fully decomposed, leading to the instability of borehole wall and the poor quality of cementation.

Key words: gas hydrate formation, cementing slurry, invasion, hydration heat, hydrate decomposition

中图分类号: