基于水化反应动力学的深水固井井筒温度与压力耦合预测模型

作者：王雪瑞,孙宝江,刘书杰,李中,刘正礼,王志远,李昊,高永海

摘要：针对深水固井候凝期间水泥浆温度、压力与水化反应之间复杂的相互作用,基于水泥浆水化反应动力学建立深水固井候凝井筒温度压力耦合模型,利用差分法进行耦合数值求解,并将计算结果与实验及现场数据进行对比以验证模型的准确性。考虑水化反应、温度、压力之间的相互作用时,新建立的固井井筒温度压力耦合模型计算精度在5.6%以内,能够很好地满足工程要求。结合深水井开展数值模拟分析候凝期间井筒温度、压力、水化度的演化规律,研究结果表明:水泥浆温度在水化热作用下会迅速升高;随着水泥浆胶凝强度的发展,水泥浆的孔隙压力会逐渐降低,甚至低于地层压力,从而引发气窜;瞬态变化的温度和压力会影响水泥浆水化反应速率,井筒深部的水泥浆在高温高压环境下具有更快的水化反应速率;对于深水固井作业来说,泥线附近的低温环境会延长水泥浆的候凝时间,导致固井工作周期变长。

发文机构：中国石油大学（华东）石油工程学院 海洋水下设备试验与检测技术国家工程实验室 中海油研究总院 中海石油（中国）有限公司湛江分公司 中海石油（中国）有限公司深圳分公司

关键词：深水钻井固井水化反应动力学温度场压力场耦合预测模型deep-water drillingwell cementinghydration reaction kineticstemperature fieldpressure fieldcoupled prediction model

分类号： TE122[石油与天然气工程—油气勘探]