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交变压力下固井界面微间隙产生规律研究
  • 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: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(27TR1202015A).
中文摘要:

针对油井长期服役过程中的固井界面微间隙产生机理及规律问题,对比国外学者的经典试验,利用ABAQUS有限元软件对套管内压交变作用下的固井界面力学响应进行了模拟分析。分析结果表明,当套管和水泥环应力均处在弹性范围内时,没有微间隙产生;而在高应力作用下水泥环中存在塑性残余变形时,套管内压交替变化将导致套管、水泥环和地层界面变形不再协调,将可能脱开产生微间隙。因此得出结论:套管内压交变作用下的水泥环塑性残余变形是导致微间隙产生的主要原因之一。进一步对影响微间隙尺寸的关键因素及规律进行分析,指出套管内压值越大,产生微间隙的可能性就越大,套管内交变压差越大,微间隙的尺寸就越大;在套管内交变压力作用下,软地层比硬地层固井界面更容易产生微间隙;同时,选用低弹性模量水泥固井界面产生微间隙的可能性则会降低。研究结果对环空带压和环空窜流的产生原因及预防具有重要意义。

英文摘要:

In order to figure out cementing interface micro-annulus generation mechanism and rules during long well life, simulation analysis is conducted for cementing interface mechanical response under alternating cas- ing pressure by using the ABAQUS software based on classic experiments of foreign scholars. Analysis results show that, there is no microgap when the casing and cement sheath have a stress within an elastic range; alternating change of internal casing pressure will cause coordination failure of casing-cement sheath-formation interface de- formation so as to generate microgaps when the cement sheath has residual plastic deformation under high stress ac- tion. A conclusion is made that, residual plastic deformation of the cement sheath under alternating change of inter- nal casing pressure is one of primary causes for microgaps. Key factors and pattern of influencing mircrogap size are analyzed to show that mierogap possibility improves with increase of internal casing pressure and microgap size in- creases with alternating pressure difference in the casing; under alternating internal casing pressure, soft formation cementing interface is easier to generate microgaps than hard formation; it is less possible for the cementing inter- face with a low elasticity modulus to generate mircrogaps. The study results have an important significance on cause analysis and prevention of annulus pressure and annular fluid channeling.

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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