氣井井筒溫度場及溫度應力場的理論解

作者：李勇,紀宏飛,邢鵬舉,蘇義腦,劉碩瓊,魏風奇

摘要：基于傳熱學及彈塑性力學相關理論,結合固井水泥環實際密封工況,建立了2套數學模型:任意井型氣井井筒溫度場模型、套管-水泥環-地層圍巖組合體溫度場及溫度應力場模型,形成了解析求解算法及工程分析軟件,研究了溫度應力場的影響因素。研究結果表明:產量對井筒溫度場影響較大;高壓高產氣井的淺層固井水泥環溫升明顯,應提前分析預測其溫度場及溫度應力場的變化以決定是否加砂提升抗溫性能;韌性好、彈性模量低、高強度(尤其是抗拉強度)、縱向膠結強度高的固井水泥環,更能在溫升幅度較大時保持良好密封性能;兩層或多層水泥環封固,相較于單層水泥環封固的情形,安全系數更高。該理論解可以提前分析預測溫度對固井水泥環有效密封的影響,針對性優化設計固井水泥漿體系。

發文機構：中國石油集團工程技術研究院有限公司 中國石油勘探開發研究院 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司 中國石油勘探與生產分公司

關鍵詞：氣井溫度場溫度應力場多層固井水泥環完整性gas welltemperature fieldtemperature stress fieldmulti-layercement sheathintegrity

分類號： TE256[石油與天然氣工程—油氣井工程]