膨胀水泥环空界面径向应力理论解及实验验证

摘要：

为了确定固井水泥凝固过程中套管和水泥环初始载荷状态,综合考虑水泥凝固过程中体积膨胀和材料参数的变化规律,推导出水泥凝固过程中环空界面的径向应力理论解.在理论解推导过程中,将水泥环的凝固过程分为多个时间步长,在每一个时间步长中,先计算水泥环无载荷状态下的原始半径,然后依据套管、膨胀后的水泥环和地层3者的协调变形条件,计算出变形后的径向应力,并将其和变形后的半径值一起作为下一步计算的初始数据.通过室内实验测量了套管和地层在水泥凝固过程中的环向应变,实验结果证明了理论解的正确性.计算和实验结果表明,水泥环在凝固过程中,内外两个界面的径向应力均为压应力,其绝对值随着井壁岩层弹性模量的增加而增加.水泥环的弹性模量越大,其凝固过程中对井壁产生的径向压应力越大,而对套管外壁产生的径向压应力反而越小.故对不同弹性模量的地层应采用适宜弹性模量的水泥固井,以达到使系统载荷均衡的目的.

关键词：水泥环、水泥凝固、环空界面、径向应力、理论解、实验验证

所属期刊栏目：39

分类号：TE256.7(钻井工程)

资助基金：中国石油天然气集团公司大庆钻探工程公司水泥石力学性能研究项目10KW-8

在线出版日期：2013-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：605-611