基于水化反應動力學的深水固井井筒溫度與壓力耦合預測模型

作者：王雪瑞,孫寶江,劉書杰,李中,劉正禮,王志遠,李昊,高永海

摘要：針對深水固井候凝期間水泥漿溫度、壓力與水化反應之間復雜的相互作用,基于水泥漿水化反應動力學建立深水固井候凝井筒溫度壓力耦合模型,利用差分法進行耦合數值求解,并將計算結果與實驗及現場數據進行對比以驗證模型的準確性。考慮水化反應、溫度、壓力之間的相互作用時,新建立的固井井筒溫度壓力耦合模型計算精度在5.6%以內,能夠很好地滿足工程要求。結合深水井開展數值模擬分析候凝期間井筒溫度、壓力、水化度的演化規律,研究結果表明:水泥漿溫度在水化熱作用下會迅速升高;隨著水泥漿膠凝強度的發展,水泥漿的孔隙壓力會逐漸降低,甚至低于地層壓力,從而引發氣竄;瞬態變化的溫度和壓力會影響水泥漿水化反應速率,井筒深部的水泥漿在高溫高壓環境下具有更快的水化反應速率;對于深水固井作業來說,泥線附近的低溫環境會延長水泥漿的候凝時間,導致固井工作周期變長。

發文機構：中國石油大學（華東）石油工程學院 海洋水下設備試驗與檢測技術國家工程實驗室 中海油研究總院 中海石油（中國）有限公司湛江分公司 中海石油（中國）有限公司深圳分公司

關鍵詞：深水鉆井固井水化反應動力學溫度場壓力場耦合預測模型deep-water drillingwell cementinghydration reaction kineticstemperature fieldpressure fieldcoupled prediction model

分類號： TE122[石油與天然氣工程—油氣勘探]