本發(fā)明涉及的是CO₂腐蝕后沿腐蝕方向水泥石等效滲透率評價方法，它包括:一、根據(jù)油井或水井被腐蝕處固井水泥石所對應(yīng)的實際地層溫壓條件、CO₂含量、離子含量及固井水泥石參數(shù)，通過數(shù)值模擬得出不同時間固井水泥石內(nèi)各腐蝕區(qū)域厚度的模擬結(jié)果以及未腐蝕區(qū)域厚度；二、計算固井水泥石各腐蝕區(qū)域內(nèi)每種礦物不同時間的體積分?jǐn)?shù)；三、計算固井水泥石各腐蝕區(qū)域的孔隙度：四、計算固井水泥石各腐蝕區(qū)域的滲透率；五、結(jié)合步驟一模擬結(jié)果，計算不同腐蝕階段沿腐蝕方向固井水泥石的等效滲透率。本發(fā)明可以進行不同腐蝕條件下的沿腐蝕方向水泥石等效滲透率評價，能夠通過對比分析真實準(zhǔn)確的得出影響腐蝕后水泥石等效滲透率的主要因素。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及的是水泥環(huán)完整性評價技術(shù)，具體涉及的是CO₂腐蝕后沿腐蝕方向水泥石等效滲透率評價方法。

背景技術(shù)：

含CO₂氣藏及CO₂驅(qū)注井均面臨固井水泥石被腐蝕的問題，含CO₂的酸性流體與固井水泥石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變水泥的微觀物質(zhì)組成及宏觀力學(xué)性質(zhì)，降低環(huán)空水泥環(huán)的密封完整性，極易造成CO₂逃逸現(xiàn)象的發(fā)生。一方面，逃逸的CO₂會破壞注采井網(wǎng)的完整性及污染地下水水質(zhì)；另一方面，還存在CO₂氣體沿水泥環(huán)空泄漏至地面的可能性，造成井口環(huán)空帶壓，增加了泄壓成本和安全生產(chǎn)的風(fēng)險性。

對于CO₂腐蝕對水泥石物性的影響，國內(nèi)外學(xué)者均進行了大量的研究。

Ashok通過實驗發(fā)現(xiàn)由于Ca(OH)₂的溶解和反應(yīng)速率要高于CSH，因此在反應(yīng)過程中主要是Ca(OH)₂與H⁺結(jié)合生成致密的膨脹性腐蝕產(chǎn)物CaCO₃，導(dǎo)致腐蝕后水泥石的滲透率減小，孔隙度降低；然而，在Hunt、Kim等人的研究中認(rèn)為，在富含CO₂的地層條件下，隨著碳酸溶液的不斷侵蝕，初期反應(yīng)生成的致密性腐蝕產(chǎn)物CaCO₃在H₂O及CO₂的作用下會轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苄缘腃a(HCO₃)₂，并不斷消耗水泥石內(nèi)部的Ca(OH)₂形成淋濾作用，使得水泥石的孔隙度和滲透率增大，抗壓強度降低。CO₂腐蝕對水泥滲透率的影響主要通過實驗測得，但目前的實驗研究存在如下問題：

1、CO₂腐蝕對水泥石滲透率變化規(guī)律的影響認(rèn)識不清，不同學(xué)者得到的結(jié)果甚至相反。由于CO₂對水泥石的腐蝕受到實驗溫度、離子濃度、壓力、水泥石原始滲透率、流體性質(zhì)、水泥類型等多因素的影響，致使CO₂與水泥石的反應(yīng)速率是不同的，具體表現(xiàn)為其孔隙度、滲透率以及抗壓強度的變化隨腐蝕時間的不同呈現(xiàn)較大的差異，導(dǎo)致不同學(xué)者在實驗中得出的CO₂對水泥石腐蝕不同時間后孔隙度、滲透率以及抗壓強度變化規(guī)律相反的結(jié)論，使得CO₂腐蝕對水泥石滲透率變化規(guī)律的影響認(rèn)識不清。

2、現(xiàn)有CO₂腐蝕后水泥石滲透率的實驗評價方法忽略了各腐蝕區(qū)域及水泥石的試件尺寸對整體滲透率的影響。CO₂與固井水泥石發(fā)生長期化學(xué)反應(yīng)后，由水泥石表面向內(nèi)側(cè)將依次形成無定型SiO₂富集區(qū)、CaCO₃沉積區(qū)、Ca(OH)₂消耗區(qū)和未反應(yīng)區(qū)4個區(qū)域。由于不同腐蝕區(qū)內(nèi)物質(zhì)組成和微觀結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致各腐蝕區(qū)的滲透特性存在較大差異。目前CO₂腐蝕對水泥石滲透率的影響主要通過腐蝕反應(yīng)后實驗測得，然而腐蝕區(qū)域深度相對于實驗水泥石試件較小，所測出的滲透率結(jié)果受實驗水泥石試件的尺寸影響較大。在相同的實驗條件下，水泥石尺寸越大，所測得腐蝕對其整體滲透率的影響就越小。這種評價方法由于實驗條件和水泥石試件尺寸的不統(tǒng)一，無法真實的評價CO₂腐蝕對水泥石滲透率的影響程度。