第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

204 / 2021-06-15 15:35:41

南海水合物储层固井过程高压气水反侵临界条件判别

天然气水合物地层固井,高压气水反侵,临界条件判别,动态热源,连续分段模拟,TOUGH+HYDRATE

天然气水合物理论与技术

天然气水合物地层固井过程中，水泥浆放热易引起近井壁地层中水合物的分解，所产生的高压游离气水极易反侵入水泥浆中，从而严重影响固井水泥环的力学强度和固井二界面密封性能。为了防止气水反侵现象的发生，对不同工艺条件下临界条件的判别至关重要。本文以中国南海神狐海域水合物储层为研究对象，利用美国劳伦斯伯克利国家重点实验室研发的含相变多相流数值模拟软件TOUGH+HYDRATE，对常用固井工艺参数下南海水合物地层物性响应情况进行模拟与分析，首次使用“连续分段模拟”更真实地还原了水泥浆的放热与侵入过程，采用控制变量法分别研究了固井压差和水泥水化热两个主要工艺参数的影响。研究结果表明，在南海水合物储层物性条件下，水泥水化热越低引发的水合物分解现象越不明显，气水反侵入水泥浆的可能性也越小。固井压差较小时，水泥浆侵入范围很小，无法构成有效的堵漏效果，尽管对水合物储层的影响很小，但气水反侵的可能性却较大。随着固井压差的增大，会出现极易发生反侵区，然后随着固井压差的继续增大，虽然水合物分解量较高，但由于水泥浆侵入范围大，形成力学强度更好的二界面，反而气水反侵现象更难以发生，但在胶结程度较差的地层，易产生井漏。综合两个工艺参数进行的交叉分析所得到的气水反侵临界条件判别简图对研究区水合物地层固井工艺参数选取有良好的应用效果和前景。研究思路和方法解决了水泥放热侵入过程中“动态热源”的问题以及气水反侵现象的预判问题，研究结论对水合物储层固井工艺参数优选有良好的理论指导作用。