熱采井水泥環失效機制數值模擬研究

作者：曹成章

摘要：熱采井水泥環經常由于熱蒸汽的注入及開采的周期性變化而發生破壞。采用有限元軟件Abaqus研究注蒸汽條件下熱采井水泥環發生破壞的方式,套管升溫周期、套管熱膨脹系數、水泥環熱膨脹系數、地層熱膨脹系數、水泥環彈性模量、地層彈性模量對水泥環發生應力破壞的影響。結果表明:①熱采井水泥環發生拉伸破壞的可能性要遠大于剪切破壞;②延長套管的升溫周期有助于減小水泥環發生破壞的可能性;③套管熱膨脹系數、水泥環熱膨脹系數、水泥環彈性模量、地層彈性模量對水泥環應力影響較大,地層熱膨脹系數對水泥環應力影響較小;④減小套管熱膨脹系數、選擇合適的水泥環熱膨脹系數及彈性模量,有利于減小水泥環破壞的可能性。相對于硬地層,在軟地層熱采井水泥環更容易發生破壞。

發文機構：中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院

關鍵詞：熱采井水泥環完整性升溫速率熱膨脹系數彈性模量

分類號： TE24[石油與天然氣工程—油氣井工程]