连续变化内压下套管-水泥环-围岩组合体微环隙计算

摘要：

固井后井筒内压力的变化可能导致水泥环破坏或使水泥环产生塑性变形,从而在第一界面或第二界面处产生微环隙.基于Mohr-Coulomb准则,建立了套管-水泥环-围岩组合体弹塑性分析模型,对套管内压力加载和卸载过程进行分析,以界面拉力大小判定是否产生微环隙,并给出了微环隙大小的计算公式.使用该模型对前人的气窜实验进行模拟,理论结果与实验结果相符.分析结果表明,微环隙的产生由加载和卸载过程共同决定.加载过程可能会使水泥环进入塑性,而卸载时内压降低将导致界面受拉,从而产生微环隙.第一界面、第二界面均可能产生微环隙,取决于界面胶结强度与界面拉力的关系.卸载时,第一界面拉力大于第二界面拉力,当两个界面胶结强度接近时,第一界面更容易产生徼环隙.该模型可用于评价水力压裂等过程中水泥环密封失效的风险,为现场施工提供依据,从而降低井筒密封完整性失效的风险.

关键词：套管-水泥环-围岩微环隙、井筒完整性、弹塑性特征、胶结强度、套管内压力加载、套管内压力卸载

所属期刊栏目：42

分类号：TE25(钻井工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973项目“中国南方海相页岩气高效开发的基础研究”课题3“页岩气水平井钻完并关键基础研究”2013CB228003;国家自然科学基金创新研究群体项目51221003;中国石油天然气集团公司重大专项“中国石油天然气集团公司重大专项群体项目研究”2013E-38-05

在线出版日期：2015-07-24（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：379-385