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均匀地应力下水泥环应力计算及影响规律分析 总被引：3，自引：0，他引：3
套管试压工况下水泥环受力状态恶劣,容易导致水泥环发生破坏。运用弹性力学理论,对套管试压工况下的套管、水泥环和地层模型计算公式进行了推导,得出均匀地应力条件下水泥环二维应力状态解析解,并对模型进行了有限元数值模拟。分析了套管试压值、地应力、水泥环厚度、水泥石弹性模量、水泥石泊松比等因素对水泥环受力状态的影响规律。分析结果表明,水泥环无论在何种受力情况下,其内径处均易聚集较大应力;水泥环厚度的确定不但要考虑固井顶替效率和固井质量等影响因素,还应考虑水泥环与地层匹配情况以及水泥环可能的受力状况;水泥石弹性模量越小,水泥环受力越小,水泥环也就越安全。该项研究成果对注水泥固井设计及水泥环受力优化具有一定的理论指导意义。 相似文献
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为准确计算钻井过程中井筒内的温度分布,基于瞬态热线法及热平衡原理设计了钻井液热物性参数测试仪.利用该仪器对聚合物钻井液和聚磺钻井液的导热系数和比热进行了实测研究,分析了钻井液导热系数和比热变化对井筒内温度计算值的影响,得到了2种钻井液的导热系数和比热随温度变化的规律,并依据实验数据拟合出了不同温度下2种钻井液的导热系数和比热求取公式.考虑温度对钻井液物性参数的影响,建立了井筒温度场模型.研究表明,钻井液热物性参数的变化对环空温度计算值的影响明显,并通过温度场间接影响到井筒内其它参数的计算. 相似文献
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目前关于套管外挤力的计算都以有效外挤压力均匀分布在套管圆周上为前提条件,与实际的钻井工况不符,况且套管外挤力的大小还受到地层弹性参数和水泥环弹性参数匹配关系的影响。为此,建立了套管-水泥环-地层受力有限元模型,综合考虑材料的弹性参数匹配情况,由非均匀地应力来计算套管的外挤力。分析结果表明,通常情况下,套管的最大外挤力出现在最小水平地应力方向上;随着地层泊松比的增大,套管外挤力减小;当地层弹性模量较大时,随着地层弹性模量增大,套管外挤力减小;水泥环弹性模量较大时,其值增大有利于减小套管的外挤力;水泥环的重要作用不是减小套管受力,而是封隔地层。 相似文献
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为准确预测套管环空上方的持续环空压力,以水泥环裂隙与固井界面微环隙为环空窜流通道,用一维不稳定渗流描述气体在水泥环中的运移过程,基于物质守恒和体积守恒,将环空窜流等效渗透率计算方法补充到持续环空压力预测模型中,依此建立了套管环空压力计算模型,并给出了迭代求解方法,实现了对水泥环真实密封性的定量评价。通过与现场实测数据的对比,验证了模型预测套管环空压力的准确性。研究结果表明:窜流通道等效渗透率和初始环空压力只会影响套管环空压力的上升速度;而气层泄漏压力和水泥环封隔长度会同时影响上升速率和环空压力极值;改善水泥浆配方以及合理调控水泥返高是现场防治套管环空压力较为可行的措施。研究结果可为现场套管环空压力的风险评价与管理控制提供理论依据。 相似文献
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针对压裂过程中射孔段水泥环完整性失效,导致压裂中出现环空窜流,从而无法有效改善储层渗流能力的问题,通过建立射孔段套管-水泥环有限元模型,对压裂过程中射孔段水泥环力学响应进行了分析,并研究了不同射孔参数对射孔段水泥环的力学影响规律。结果表明:压裂过程中射孔段水泥环孔眼周围存在明显的应力集中和孔间应力干扰现象;压裂过程中固井一界面较二界面更容易产生密封性问题;射孔段水泥环应力分布与射孔相位角有密切关系,应尽量选取90°相位角螺旋射孔方式射孔;射孔孔径的增加对射孔段水泥环应力分布影响不大,为增加单孔泄油面积,可在小范围内增加射孔孔径;射孔密度对水泥环应力的影响要大于射孔孔径,但射孔密度超过16孔/m以后应力增加幅度会减小,且影响都在一个数量级以内,在有效控制水泥环射孔损伤的前提下可有限度地增加射孔密度。该研究可为压裂射孔方案制定提供理论依据。 相似文献
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生产管柱泄漏是诱发气井油套环空(以下简称环空)带压的主要原因之一.为了弄清典型环空起压模式的特征和风险,文中建立了基于气体PVT性质和体积相容性原则的环空压力计算模型.研究结果表明:因浅层生产管柱泄漏,气井环空压力呈现出上升速度快、上升周期长和压力高的特点;泄漏点孔径的增加将导致泄漏速率和压力上升速度大幅增加,大孔浅层泄漏具有压力高、速度快、气体体积大的特点,风险最高,而小孔深层泄漏风险最低;同一深度泄漏点,无因次环空压力上升周期与无因次泄漏点孔径呈幂函数关系,可用于快速判断泄漏程度;根据最大允许环空压力、关井状态下的生产管柱内及环空压力分布,可确定泄漏深度阈值,防止在该深度以浅发生泄漏,从而避免环空压力超过最大允许值. 相似文献
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