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均匀地应力下水泥环应力计算及影响规律分析
  • ISSN号:1001-4578
  • 期刊名称:《石油机械》
  • 时间:0
  • 分类:TE256[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]中国石油大学(华东)石油工程学院
  • 相关基金:基金项目:国家973计划项目“深井复杂地层安全高效钻井基础研究”(2010CB226706);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(27R1202015A).
中文摘要:

套管试压工况下水泥环受力状态恶劣,容易导致水泥环发生破坏。运用弹性力学理论,对套管试压工况下的套管、水泥环和地层模型计算公式进行了推导,得出均匀地应力条件下水泥环二维应力状态解析解,并对模型进行了有限元数值模拟。分析了套管试压值、地应力、水泥环厚度、水泥石弹性模量、水泥石泊松比等因素对水泥环受力状态的影响规律。分析结果表明,水泥环无论在何种受力情况下,其内径处均易聚集较大应力;水泥环厚度的确定不但要考虑固井顶替效率和固井质量等影响因素,还应考虑水泥环与地层匹配情况以及水泥环可能的受力状况;水泥石弹性模量越小,水泥环受力越小,水泥环也就越安全。该项研究成果对注水泥固井设计及水泥环受力优化具有一定的理论指导意义。

英文摘要:

There is a harsh force condition for cement sheath in casing pressure test, which easily leads to cas- ing damage. Therefore, the elastic mechanical theory was used to derive the calculation formula of casing, cement sheath and formation model in the operating condition of casing pressure test, The analytic solution of two-dimen- sional stress condition of cement sheath was obtained under the condition of even ground stress. A finite element nu- merical simulation of the model was conducted. The law of effects of some factors on the force condition of cement sheath was analyzed, including casing pressure test value, ground stress, cement sheath thickness, elastic modulus of set cement and Poisson' s ratio of set cement. The analysis shows that remarkable stress tends to accumulate at the inner diameter of cement sheath in any force condition. The determination of cement sheath thickness should take into consideration cementing replacement efficiency and cementing quality as well as the matching between cement sheath and formation and the possible force condition of cement sheath. The smaller the elastic modulus of set ce- ment, the less the force of cement sheath and the safer the sheath. The research achievement can serve as a theoreti- cal guide to the cementing design and the optimization of cement sheath force.

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期刊信息
  • 《石油机械》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国石油天然气集团公司
  • 主办单位:中国石油天然气集团公司装备制造分公司 江汉石油管理局
  • 主编:贺会群
  • 地址:湖北省荆州市沙市区豉湖路12号
  • 邮编:434000
  • 邮箱:syjxzz@vip.sina.com
  • 电话:0716-8121243 8127778
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4578
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1246/TE
  • 邮发代号:38-80
  • 获奖情况:
  • 历次全国中文核心期刊,湖北省历届优秀期刊、精品期刊,中国石油天然气集团公司优秀科技期刊,全国石油化工行业优秀科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:15470