套管水泥环组合应力计算边界条件分析 被引量：4

1

作者 李国庆 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2012年第2期20-24,共5页

合理的套管应力计算是套管柱强度设计和套管损坏判别的依据。目前常用计算套管应力的方法是将非均匀地应力作用于已经形成的套管水泥环组合体之上,再根据计算结果进行套管应力及变形分析,而实际上非均匀地应力所引起的应力集中效应在固... 合理的套管应力计算是套管柱强度设计和套管损坏判别的依据。目前常用计算套管应力的方法是将非均匀地应力作用于已经形成的套管水泥环组合体之上,再根据计算结果进行套管应力及变形分析,而实际上非均匀地应力所引起的应力集中效应在固井之前已经在井壁岩石处释放,并不能作用到套管水泥环组合体之上。在非均匀地应力作用下一般形成椭圆形井眼,水泥凝固之前井壁岩石在非均匀地应力和井内液柱压力的作用下已经达到平衡,套管与水泥环组合不需要承担由非均匀地应力所产生的载荷,短期内套管水泥环组合承受均匀的液柱压力;油田长期开发过程中由于地层岩石具有流变性,逐渐将部分甚至全部垂向地应力转嫁到套管水泥环组合体之上,使其承受均匀地应力的作用,从而造成套管被挤扁和缩径。非均匀地应力形成的椭圆形水泥环改变了套管柱周向应力分布,但并不能将非均匀地应力作为套管水泥环应力计算的边界条件。 展开更多

关键词 套管水泥环 边界条件 非均匀地应力 套管损坏

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非均匀地应力作用下套管-水泥环组合体抗挤强度模型及优化

2

作者 肖志强 贾陆锋 +2 位作者 温曹轩 赵振允 贾善坡 《长江大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第1期39-44,I0003,I0004,共8页

针对油田在开发过程中经常遇到流变性地层的流动导致大量的套管被挤坏的情况,推导了套管水泥环组合体在非均匀载荷下的应力计算公式,并建立了套管水泥环组合体强度模型。以套管内壁的有效应力和组合体工程造价为目标提出了流变性地层套... 针对油田在开发过程中经常遇到流变性地层的流动导致大量的套管被挤坏的情况,推导了套管水泥环组合体在非均匀载荷下的应力计算公式,并建立了套管水泥环组合体强度模型。以套管内壁的有效应力和组合体工程造价为目标提出了流变性地层套管水泥环组合体的优化设计方法,建立了3种类型的优化数学模型。研究了不同组合条件下的套管水泥环组合体承受非均匀载荷的能力及其相对应的工程造价,优化的结果能够较好地指导套管水泥环组合体的设计。 展开更多

关键词 套管 套管水泥环 抗挤强度 非均匀地应力 优化设计

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套管水泥环组合抗挤强度模型及其弹性分析 被引量：12

3

作者 赵俊平 崔海清 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第14期2467-2470,共4页

建立了套管水泥环组合抗挤强度模型,导出了管外水泥环对套管屈服抗挤强度的影响系数,提出了套管水泥环组合抗挤强度弹性概念;计算分析了管外水泥环的存在对套管屈服抗挤强度的影响程度,并对套管水泥环组合抗挤强度对套管水泥环参数变化... 建立了套管水泥环组合抗挤强度模型,导出了管外水泥环对套管屈服抗挤强度的影响系数,提出了套管水泥环组合抗挤强度弹性概念;计算分析了管外水泥环的存在对套管屈服抗挤强度的影响程度,并对套管水泥环组合抗挤强度对套管水泥环参数变化的敏感性,即套管水泥环组合抗挤强度弹性进行了计算分析。 展开更多

关键词 石油工程 套管水泥环组合 屈服抗挤强度 抗挤强度弹性

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套管水泥环的室内破坏试验及力学分析 被引量：10

4

作者 马旭 龚伟安 +1 位作者 谢建华 赵文 《石油机械》 北大核心 2000年第4期15-18,2,共4页

套管外水泥环的破坏是导致管外串槽、套管外腐蚀的原因之一。为弄清井下作业是否会损坏管外水泥环 ,进行了一系列室内破坏试验 ,并对试验结果进行了理论分析。试验结果表明 :管外水泥环无围压时 ,套管内施加很小的压力 ,就会导致水泥环... 套管外水泥环的破坏是导致管外串槽、套管外腐蚀的原因之一。为弄清井下作业是否会损坏管外水泥环 ,进行了一系列室内破坏试验 ,并对试验结果进行了理论分析。试验结果表明 :管外水泥环无围压时 ,套管内施加很小的压力 ,就会导致水泥环上产生裂纹 ;水力锚作业对水泥环的破坏程度比压裂对水泥环的破坏程度更严重 ;没有围压的水泥环抗内压强度极低。提出压裂与酸化设计中 ,应考虑作业压力对套管外水泥环的破坏作用 ;在选用井下工具时 ,应尽量避免选用带有爪牙的局部支撑管柱的井下工具。 展开更多

关键词 套管水泥环损坏 井下作业 力学分析 井下工具

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页岩气水平井压裂对井筒完整性的影响 被引量：69

5

作者 刘奎 王宴滨 +2 位作者 高德利 李星君 张勇 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期406-414,共9页

以弹塑性力学为基础,借助复变函数与应力场分解,对页岩气压裂过程中水平段套管-水泥环-地层系统的力学行为进行分析研究,通过接触面上位移连续条件得到了系统各接触表面的受力表达式;以Drucker-Prager岩土屈服条件为破坏准则,得到了水... 以弹塑性力学为基础,借助复变函数与应力场分解,对页岩气压裂过程中水平段套管-水泥环-地层系统的力学行为进行分析研究,通过接触面上位移连续条件得到了系统各接触表面的受力表达式;以Drucker-Prager岩土屈服条件为破坏准则,得到了水泥环达到屈服时的最大套管内压力,并讨论了套管及水泥环参数变化对系统受力行为的影响规律。计算结果表明:水泥环内表面比套管更容易达到屈服极限,水泥环厚度对水泥环内壁受力影响较小;增加套管壁厚,有利于保护井筒的完整性;套管内径和水泥环弹性模量对水泥环内壁受力影响较大,套管内径和水泥弹性模量越小,则水泥环越安全。研究结果对于页岩气压裂过程中井筒完整性设计控制具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 页岩气 水平井 压裂 套管水泥环 Drucker-Prager屈服条件 井筒完整性

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套管-水泥环-地层多层组合系统受力特性分析 被引量：27

6

作者 王宴滨 高德利 房军 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期387-392,490,共6页

以弹性力学为基础,对套管-水泥环-地层多层组合系统在理想固井状况下受非均匀地应力和均匀内压时的受载特性进行了分析;并依据接触条件和连续条件建立了相应的线性代数方程组,得到了套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解;研究... 以弹性力学为基础,对套管-水泥环-地层多层组合系统在理想固井状况下受非均匀地应力和均匀内压时的受载特性进行了分析;并依据接触条件和连续条件建立了相应的线性代数方程组,得到了套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解;研究了水泥环厚度、弹性模量、泊松比、套管层数变化对最内层套管外壁径向应力分布规律的影响,并讨论了上述因素对最内层套管外壁径向应力最大值及应力分布非均匀系数的影响。结果表明:上述因素对最内层套管外壁径向应力的分布均有影响;对于具体问题,应综合考虑组合系统的几何、力学参数确定上述参数的最优值。本文研究可为复杂地层套管柱设计及多层复合材料的抗外挤问题提供参考。 展开更多

关键词 套管-水泥环-地层 多层组合系统 受力特性 解析解

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非均匀地应力下水泥环完整性规律研究 被引量：13

7

作者 刘海龙 邓金根 +3 位作者 赵军 邱汇洋 曹文科 李杨 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第23期37-41,80,共6页

套管-水泥环-地层系统界面的密封失效,将导致高压气体上窜至井口而引起环空带压,给油气田的勘探开发带来安全、环保隐患。通过研究直井水泥环在各种应力状态下的变形破坏特征,揭示了水泥环力学特性对其水力胶结失效的影响规律,发现较高... 套管-水泥环-地层系统界面的密封失效,将导致高压气体上窜至井口而引起环空带压,给油气田的勘探开发带来安全、环保隐患。通过研究直井水泥环在各种应力状态下的变形破坏特征,揭示了水泥环力学特性对其水力胶结失效的影响规律,发现较高的内压下,在水平最小地应力方位水泥环内壁有进入塑性的可能性;在45°方位上水泥环内壁有发生剪切滑移破坏,造成水力胶结失效的可能性;但是水泥环产生拉伸破坏的可能性较小;所以水泥环内壁是危险面,为了防止水泥环失效,水泥环应该具有低模量,高强度和高泊松比的特性。 展开更多

关键词 非均匀地应力 套管-水泥环-地层 完整性 力学参数

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斜直井段套管-水泥环组合系统受力特性分析 被引量：9

8

作者 王宴滨 高德利 房军 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期57-60,共4页

为分析斜直井条件下套管-水泥环-地层组合系统的受力特性,将地层主应力通过坐标变换转换到井眼轴线与垂直于井眼轴线平面所确定的坐标系上,将变换后的应力张量进行分解,得到3个新的应力张量,以3个新应力张量为边界条件建立相应的线性方... 为分析斜直井条件下套管-水泥环-地层组合系统的受力特性,将地层主应力通过坐标变换转换到井眼轴线与垂直于井眼轴线平面所确定的坐标系上,将变换后的应力张量进行分解,得到3个新的应力张量,以3个新应力张量为边界条件建立相应的线性方程组,并计算地层主应力3种条件下斜直井中系统各接触表面的应力分布,对比不同井斜角条件下的应力分布规律。结果表明:地层3个主应力大小关系不同时得到的斜直井下套管-水泥环界面的径向接触应力随井斜角的变化规律不同,在某些地层下水平井的套管抗外挤能力大于同等条件下直井的套管抗外挤能力,而在另一些地层下直井的套管抗外挤能力大于同等条件下水平井的套管抗外挤能力。 展开更多

关键词 斜直井 坐标变换 套管-水泥环 应力分布 井斜角

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页岩气水平井压裂过程水泥环力学特性评价研究 被引量：8

9

作者 王宴滨 高德利 房军 《石油管材与仪器》 2020年第4期51-55,共5页

针对页岩气水平井大规模体积压裂过程中,套管-水泥环组合系统在外部载荷作用下产生破坏而引发的井筒完整性问题,采用弹性力学和复变函数方法,建立了该组合系统的力学特性分析模型,分别以Von-Mises屈服准则和Drucker-Prager岩土屈服条件... 针对页岩气水平井大规模体积压裂过程中,套管-水泥环组合系统在外部载荷作用下产生破坏而引发的井筒完整性问题,采用弹性力学和复变函数方法,建立了该组合系统的力学特性分析模型,分别以Von-Mises屈服准则和Drucker-Prager岩土屈服条件作为套管和水泥环的屈服判据,对页岩气井压裂过程组合系统的薄弱环节进行了分析;在此基础上,对井筒完整性进行了参数评价和敏感性讨论。计算结果表明:页岩气井压裂过程中,水泥环比套管更易屈服,从而引发井筒完整性问题;套管壁厚和水泥环泊松比越大,井筒越安全;低弹性模量的水泥环,对井筒完整性有利;水泥环厚度存在最优值使井筒最安全;需要根据井筒完整性和压裂施工效果,综合确定压裂施工压力。 展开更多

关键词 页岩气 体积压裂 套管-水泥环 井筒完整性

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基于套管-水泥环-地层热固耦合作用的多层套管环空附加压力预测模型 被引量：7

10

作者 胡志强 杨进 +5 位作者 刘书杰 李文龙 李舒展 冯鹏天 张亢 荆晨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1824-1832,共9页

深水油气井生产阶段受地层高温流体的影响,会产生套管环空圈闭压力上升现象,严重威胁井筒完整性。本文推导出了基于套管-水泥环-地层热固耦合作用下的环空流体介质、自由段与封固段套管的位移函数,建立了多层套管环空附加压力矩阵方程,... 深水油气井生产阶段受地层高温流体的影响,会产生套管环空圈闭压力上升现象,严重威胁井筒完整性。本文推导出了基于套管-水泥环-地层热固耦合作用下的环空流体介质、自由段与封固段套管的位移函数,建立了多层套管环空附加压力矩阵方程,提出了套管环空压温比计算公式,分析了环空流体介质热弹性、套管壁厚和弹性参数、水泥环弹性参数等因素对各层套管环空附加压力分布规律的影响。结果表明:各层套管环空附加压力沿井筒上升方向逐渐增加,油层套管与生产管柱之间的A环空产生的压力附加值最大,增加环空流体压缩性、提高套管壁厚和提升水泥环弹性参数可有效降低套管环空附加压力,保障井筒安全. 展开更多

关键词 套管-水泥环-地层 热固耦合 多层套管 环空附加压力 控制措施

原文传递

热固耦合作用下的套管-水泥环-地层多层组合系统应力分析 被引量：6

11

作者 赵新波 韩生超 +2 位作者 杨秀娟 闫相祯 张立松 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期837-843,共7页

考虑非均匀地应力、内压和地层高温对高温高压井套管-水泥环-地层多层组合系统的作用,应用弹性力学理论,结合边界条件、接触条件和连续条件,获得热固耦合作用下套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解。讨论水泥环厚度、弹性模... 考虑非均匀地应力、内压和地层高温对高温高压井套管-水泥环-地层多层组合系统的作用,应用弹性力学理论,结合边界条件、接触条件和连续条件,获得热固耦合作用下套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解。讨论水泥环厚度、弹性模量、泊松比、地层温度、套管-水泥环层数对最内层套管内壁Mises应力分布规律的影响。研究结果表明:上述因素对最内层套管内壁Mises应力的分布均有影响;对比套管-水泥环-地层的单层和多层组合系统,多层组合系统的最内层套管内壁的Mises应力较单层系统明显降低,这说明多层组合系统具有重要的工程价值。 展开更多

关键词 套管-水泥环-地层 热固耦合 多层组合系统 弹性力学

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关停井与报废井的井筒完整性 被引量：5

12

作者 张绍槐 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期749-763,共15页

我国发布了废弃井及长停井处置指南与标准;挪威NORSOK D-010 V4标准有4种井:暂停井、暂时报废井、永久报废井、永久报废1个井段;美国加州油气监管局有对长停井、闲置井、遗弃井、报废井的监管法规。通过分析几种不同的分类标准法规,从... 我国发布了废弃井及长停井处置指南与标准;挪威NORSOK D-010 V4标准有4种井:暂停井、暂时报废井、永久报废井、永久报废1个井段;美国加州油气监管局有对长停井、闲置井、遗弃井、报废井的监管法规。通过分析几种不同的分类标准法规,从内涵上梳理归纳为关停井与报废井2大类。研究了关停井与报废井的井筒屏障结构,列举了关停井(暂时报废井)和永久报废井2类井筒屏障的实例图解(共18个)并进行了分析说明。从这些实例中说明关停井与报废井是井筒生命周期内难以完全避免的,必须重视对它们的井筒完整性和井筒屏障及其组件的设计与应用并进行标准化、规范化管理;应根据各个具体井的实际状况设计"量身定制"井筒屏障及其组件并采取有关措施,以确保关停井与报废井的井筒完整性和关停、报废期间的安全,保护油气层、地下水和环境;要特别重视对渗透性地层、储集层、入流源的封隔封堵。每口关停井、报废井都要用多层套管、水泥环封堵环空,用多个水泥塞和机械封隔工具封堵管内;研究了水泥塞的位置、类型、施工方法、质量要求;指出了一些容易发生和忽视的问题,提出了检查、监测、处理意见,并用5个图例予以说明。 展开更多

关键词 井筒完整性 井筒屏障 关停井 报废井 套管-水泥环 水泥塞 监管监测

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多级压裂一界面破坏试验及数值模拟研究 被引量：1

13

作者 汪衍刚 冯永存 +3 位作者 邓金根 闫伟 李晓蓉 赵英晓 《石油机械》 北大核心 2023年第5期101-107,共7页

现有多级压裂套管-水泥环破坏研究方式有限,无法准确反映其界面实际破坏情况。为此,结合试验与数值模拟方法,通过研制的胶结参数测试装置,获得界面胶结参数并将其赋予套管-水泥环界面中的Cohesive单元,以此开展在不同套管内压下套管-水... 现有多级压裂套管-水泥环破坏研究方式有限,无法准确反映其界面实际破坏情况。为此,结合试验与数值模拟方法,通过研制的胶结参数测试装置,获得界面胶结参数并将其赋予套管-水泥环界面中的Cohesive单元,以此开展在不同套管内压下套管-水泥环界面(一界面)破坏数值模拟研究。研究结果表明:建立的套管-水泥环-地层有限元模型可使一界面破坏数值模拟最大程度贴近实际界面物理破坏情形;在增压阶段,套管内压值越高,水泥环塑性变形程度越大;水泥环塑性变形程度及一界面微环隙宽度在周向上均不一致,在水泥环塑性变形程度越大的区域一界面微环隙越宽。所得结论可为油田压裂施工参数设计提供理论参考。 展开更多

关键词 多级压裂 套管-水泥环界面 胶结参数 数值模拟 微环隙

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多射孔对套管-水泥环结构强度的影响 被引量：2

14

作者 冯晓九 宋天舒 李宏亮 《黑龙江科技学院学报》 CAS 2006年第5期324-327,共4页

结合油井试采工程实际问题,研究了圆形和椭圆形两种形状的多个射孔对套管-水泥环结构强度的影响。给出了外压作用下的双层长圆柱壳结构开任意形状的单个贯穿孔问题的理论解,并用有限元软件ANSYS分别对具有圆形及椭圆形两种形状的单个射... 结合油井试采工程实际问题,研究了圆形和椭圆形两种形状的多个射孔对套管-水泥环结构强度的影响。给出了外压作用下的双层长圆柱壳结构开任意形状的单个贯穿孔问题的理论解,并用有限元软件ANSYS分别对具有圆形及椭圆形两种形状的单个射孔及多个射孔的套管-水泥环结构在受横向均布外压作用下的孔边应力进行了数值计算。计算结果表明,开单孔情况套管的最大应力的数值解与理论解很接近,每米分布40个圆形射孔情况下的套管-水泥环结构强度比每米分布八个椭圆形射孔情况提高20%以上,因而较为合理。 展开更多

关键词 套管-水泥环结构 多个射孔 有限元 强度

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非均匀地应力下套管应力的敏感性分析

15

作者 杨军伟 贾善坡 +2 位作者 隋晓凤 王建军 贺海军 《当代化工》 CAS 2022年第3期619-624,共6页

套损是影响地下储气库井筒完整性的关键问题,制约着储气库长期的安全生产。为此,基于弹性力学理论,运用有限元分析方法,建立了理想固井状态下的套管-水泥环-地层组合分析模型,对受非均匀地应力时组合体各层Mises应力的分布规律进行了研... 套损是影响地下储气库井筒完整性的关键问题,制约着储气库长期的安全生产。为此,基于弹性力学理论,运用有限元分析方法,建立了理想固井状态下的套管-水泥环-地层组合分析模型,对受非均匀地应力时组合体各层Mises应力的分布规律进行了研究,讨论了套管应力对水泥环与地层的弹性参数变化的敏感程度。结果表明:套管内壁的应力明显高于水泥环和地层内壁的应力且沿井周呈非均匀分布;地层弹性模量对套管内壁应力的影响最为显著,套管应力随地层弹性模量的增加急剧减小;其次为水泥石弹性模量,当其与地层弹性模量相同时,套管应力达到最大。该研究成果可为优化套管完井设计和预防套管损坏提供理论参考。 展开更多

关键词 地下储气库 有限元 套管-水泥环-地层 非均匀地应力 敏感性分析

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连续变化内压下套管-水泥环-围岩组合体微环隙计算 被引量：86

16

作者 初纬 沈吉云 +2 位作者 杨云飞 李勇 高德利 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期379-385,共7页

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... 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微环隙。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。 展开更多

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

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套管-水泥环-地层应力分布的理论解 被引量：71

17

作者 殷有泉 陈朝伟 李平恩 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期835-842,共8页

利用弹性力学理论研究地应力场中套管-水泥环-地层系统应力分布的理论解,在求解过程中,将原问题分解为两个相对简单的子问题．考虑到套管井系统是层状结构的特点,且各层受力情况具有相似性。进一步地,基于两个弹性力学平面应变基本问题... 利用弹性力学理论研究地应力场中套管-水泥环-地层系统应力分布的理论解,在求解过程中,将原问题分解为两个相对简单的子问题．考虑到套管井系统是层状结构的特点,且各层受力情况具有相似性。进一步地,基于两个弹性力学平面应变基本问题的解,采用结构力学的求解思想,由位移连续条件分别求得了两个子问题的解,最后由叠加原理得到了原问题的理论解． 展开更多

关键词 套管-水泥环-地层系统 应力分布 理论解 平面应变问题 叠加原理

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强交变热载荷下页岩气井水泥环完整性测试 被引量：12

18

作者 林元华 邓宽海 +3 位作者 易浩 曾德智 唐亮 韦奇 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期81-88,共8页

页岩气井大规模水力压裂过程中,因井筒内的温度、压力波动及持续变化、循环加卸载引发的水泥环完整性问题将威胁到井筒的完整性。为了弄清强交变热载荷下水泥环完整性失效机理、避免页岩气水平井大规模压裂过程中水泥环屏障失效,基于自... 页岩气井大规模水力压裂过程中,因井筒内的温度、压力波动及持续变化、循环加卸载引发的水泥环完整性问题将威胁到井筒的完整性。为了弄清强交变热载荷下水泥环完整性失效机理、避免页岩气水平井大规模压裂过程中水泥环屏障失效,基于自主研发的实验装置对全尺寸实物“生产套管—水泥环—技术套管”组合体在强交变热载荷作用下的密封完整性和力学完整性进行了测试及评价,获得了2种全尺寸水泥环(普通水泥环和高强度水泥环)在3种强交变热载荷作用下(出现间断CO2气泡的循环次数分别为4次和14次,出现连续气泡的循环次数分别为5次和15次,交变热载荷分别为30~120℃和30~150℃)的完整性实验结果。研究结果表明:①交变热载荷对水泥环完整性具有显著的负面影响,并且随着交变温度及温差的增大,表征水泥环密封完整性的热循环次数急剧减少;②表征水泥环与套管间的剪切力、轴向与径向结合强度等界面力学性能指标均随交变温度增加而下降;③水泥环微环隙主要是由套管与水泥环材料之间的不协调变形所致,而交变热载荷诱导的水泥石自身力学性能衰退及损伤在一定程度上加剧了水泥环密封完整性失效。结论认为,该研究成果可以为深部页岩气水平井大规模压裂施工设计提供参考。 展开更多

关键词 页岩气井 强交变热载荷 水泥环完整性 温差 生产套管-水泥环-技术套管 全尺寸实物测试 界面力学性能

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非均匀地应力场中套管井井周应力分布及影响因素研究 被引量：8

19

作者 吴飞鹏 蒲春生 +2 位作者 王湘增 罗明良 刘涛 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期114-118,共5页

用解析方法对非均匀地应力场中的套管-水泥环-地层应力分布进行了分析,并编制相应计算程序,来分析套管井周围径向、周向应力的分布规律,并依此研究了套管内径、套管壁厚、水泥环壁厚、水泥环弹性模量对套管所受径向、周向应力的影响规... 用解析方法对非均匀地应力场中的套管-水泥环-地层应力分布进行了分析,并编制相应计算程序,来分析套管井周围径向、周向应力的分布规律,并依此研究了套管内径、套管壁厚、水泥环壁厚、水泥环弹性模量对套管所受径向、周向应力的影响规律。研究结果表明套管-水泥环-地层系统中各界面上的周向、径向应力均呈椭圆图形分布,且各界面周向应力以及套管与水泥环接触面径向应力的长轴均指向最小主压应力方向;套管外壁周向应力随着水泥环弹性模量的减小、套管内径的增大、套管壁厚的减小、水泥环壁厚的减小而逐渐增大;套管径向应力,随着水泥环弹性模量的减小、水泥环壁厚的减小、套管内径的减小、套管壁厚的增大而逐渐增大;影响套管周向应力的主要因素是水泥环的弹性模量和套管内径,影响套管径向应力的主要因素是水泥环的弹性模量和套管壁厚。分析认为适当提高水泥环的弹性模量、减小套管内径、增加套管壁厚,可减小套管应力,提高套管井抗挤强度。研究成果对优化套管完井设计、避免套管变形损坏、指导套管井的各种井下作业措施均具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 非均匀地应力场 套管-水泥环-地层系统 套管载荷 应力分布规律

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多随机因素作用下储气库套管运行期安全性分析 被引量：7

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作者 刘健 宋娟 +3 位作者 张凤伟 张强勇 段抗 李术才 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期3721-3728,共8页

套管是地下储气库运行过程中的薄弱环节,各随机因素的变化会对套管系统安全性产生较大的影响。以三维套管-水泥环-围岩系统为研究对象,考虑几何尺寸、荷载、材料特性等多因素的随机特性,基于蒙特卡罗法对储气库运行期套管系统的失效概... 套管是地下储气库运行过程中的薄弱环节,各随机因素的变化会对套管系统安全性产生较大的影响。以三维套管-水泥环-围岩系统为研究对象,考虑几何尺寸、荷载、材料特性等多因素的随机特性,基于蒙特卡罗法对储气库运行期套管系统的失效概率及敏感性因素进行分析,通过与地质模型试验结果进行对比,验证了数值模拟结果的可靠性。结果表明,各随机因素对套管系统可靠性的影响程度不同,其中套管厚度、套管内径、工作内压、水泥环厚度为高敏感性因素,且各因素的影响效果不同,在工程中可采取不同措施提高系统可靠性;采气阶段,根据储气库腔体应力状态和体积变形规律确定的最大采气降压速率不会影响套管系统的安全性。 展开更多

关键词 地下储库 套管-水泥环-围岩系统 随机因素 蒙特卡罗方法 失效概率

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