储气库注采井水泥环破坏机理实验研究

储气库注采井的注气与采气、环空带压与泄压等情况使井筒反复承受加载卸载,水泥环因此受到不同程度的损害,严重时导致地层气体窜入环空.为了研究注采井水泥环的破坏机理,针对某储气库B环空上部水泥环的工况条件,开展了水泥环承受8.1 MPa和13.6 MPa循环内压的实验模拟,并对水泥环进行了密封性、渗透率、SEM电镜扫描、微CT扫描分析,探究水泥环微裂缝和孔隙的变化情况.实验表明,8.1 MPa的内压循环30次未造成水泥环气窜,13.6 MPa的内压循环23次则导致气窜,与某储气库出现浅层气窜入B环空的情况相符;循环载荷可导致水泥环产生微裂缝,随着循环载荷压力值的增加,取样渗透率逐渐小幅度增加,微裂缝产生越多,裂缝扩展越大,甚至出现贯穿缝;微环隙由水泥环微观结构破坏持续累积造成,对于固井质量良好的环空,水泥环发生微观结构破坏是气窜的本质原因;水泥环微观结构破坏和界面产生微环隙均可直接引起气窜,主导者受多种因素影响而变化.实验结果揭示了循环载荷下注采井水泥环的破坏机理以及与气窜的关联性,对储气库运行优化和新建储气库的井筒质量控制具有指导意义.