循環載荷作用下微環隙的產生及演變

作者：席巖,李軍,陶謙,曾夏茂,鐘文力

摘要：針對頁巖氣井多級壓裂過程中出現的環空帶壓問題,運用力學實驗手段以及數值分析方法,明確了導致B環空帶壓的主控因素,分析了循環載荷作用下直井段、斜井段、水平段Ⅰ,Ⅱ界面微環隙產生和演變的過程。實驗結果表明:循環載荷作用下水泥石產生了累積塑性應變,初始塑性應變最大(0.28%),后續呈近似線性增長,20次循環后達0.65%。全尺寸水泥環密封能力評價實驗表明,B環空Ⅰ界面在14個循環加卸載后監測到氣體。數值模擬結果與實驗結果具有較好的一致性。降低套管內壓、降低彈性模量至2~4 GPa、提高泊松比至0.27以上,有利于保持水泥環密封完整性。研究成果可為壓裂過程中水泥環密封完整性設計及控制提供參考,并具有重要的理論和工程意義。

發文機構：北京工業大學建工學院 中國石油大學（北京）石油工程學院 中國石化石油工程技術研究院 中石化西南石油工程有限公司固井分公司

關鍵詞：環空帶壓密封失效微環隙循環載荷sustained casing pressureseal failuremicro-annuluscyclic loading

分類號： TE357.11[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]