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考虑热固耦合作用的高温高压井井筒完整性分析
  • ISSN号:2095-9389
  • 期刊名称:《工程科学学报》
  • 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)储运与建筑工程学院,青岛266580, [2]中国石油大学CNPC物探重点实验室,北京102249, [3]中国石油大学油气CAE技术研究中心,青岛266580
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51274231;51374228);国家自然科学基金-石化联合基金资助项目(U1262208)
中文摘要:

以高温高压井套管-水泥环-地层为研究对象,建立套管-水泥环-地层组合系统的热固耦合模型,结合边界条件和连续条件,得到相应的应力解析解,并与有限元结果进行对比,验证了解析方法的计算精度.通过分析热固耦合作用下的解析解和不考虑热载荷的解析解,发现热载荷对整体等效应力的影响较大.采用Mises、Drucker-Prager及Mohr-Coulomb屈服准则定义失效系数评价套管-水泥环-地层组合系统的井筒完整性.讨论了水泥环弹性模量、泊松比、非均匀地应力系数、地层温度、套管内压等参数对套管内壁、水泥环内壁及第一、二胶结面失效系数的影响.上述因素对套管内壁、水泥环内壁及第一、二胶结面失效系数均有影响;第一胶结面失效系数较高,对井筒完整性影响较大.

英文摘要:

Taking a composite system of casing- cement sheath- formation in a high temperature and high pressure oil well as the research object,a thermo-structural coupling model is constructed and its theoretical solution is obtained by considering contact,continuity and boundary conditions. The theoretical solution is very accurate in comparison with FEM solution. Comparing the theoretical solutions with thermo-structural coupling effects and without thermal load,it is indicated that thermal load has much greater influence on the equivalent stress. Failure coefficient,which is used to analyze structure integrity,is defined by Mises,Drucker- Prager and Mohr-Coulomb yield criteria. The factors of elastic modulus,Poisson's ratio,nonuniform in-situ stress coefficient,formation temperature and casing pressure are discussed by considering the failure coefficient distribution of casing- cement sheath- formation. The results show that the above factors have great effect on the failure coefficient distribution. The failure coefficient of the 1st cementation plane is greater than that of other planes and its influence on wellbore integrity is large.

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期刊信息
  • 《工程科学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:北京科技大学
  • 主编:张欣欣
  • 地址:北京市海淀区学院路30号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:xuebaozr@ustb.edu.cn
  • 电话:010-62332875
  • 国际标准刊号:ISSN:2095-9389
  • 国内统一刊号:ISSN:10-1297/TF
  • 邮发代号:82-303
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,全国高等学校自然科学学报系统优秀学报评比一等奖,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,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(2014版)
  • 被引量:392