深层页岩气井全井筒水泥环密封能力实验研究

简介

针对页岩气井压裂作业中水平井固井水泥环密封失效的问题,开展了油层套管外水泥环密封能力评价实验研究。充分考虑现场井筒深度、候凝温度和水泥环实际围压的差异,设计了不同的水泥石养护温度和加载围压方案,并基于应力等效方法对全井筒水泥环在试压和压裂工况下的密封能力作了评价。实验结果表明:在实际工况下,不同井段的固井水泥环表现出显著的密封性能差异,且高试压压力易使井筒中上部井段的水泥环失效;在大规模分段压裂工况下,套管及水泥环受到循环交变载荷的影响,会使技术套管和油层套管的环间水泥环出现大量微环隙而导致环间气密封失效,但处于裸眼段的水泥环更易保持完好的密封性。经分析:水泥环的力学性能受温度和压差的显著影响,因此不同井深段的水泥环密封性能出现差异;同时,压裂交变载荷会使水泥环压实并产生累积损伤,从而加速其密封性能失效。