套管试压对固井第一界面水力密封失效的影响

过高的套管试压将引起水泥环应力破坏,导致水泥环丧失密封性能.从研究套管试压对全井固井第一界面的影响角度出发,根据弹性力学理论,开发了第一界面剪应力分布拟三维有限元数值计算程序,并以LG-11井为例分析了套管试压引起的第一界面水力密封失效机理.计算结果表明:套管高压将导致油气井井口部分区域第一界面出现滑脱,对井底第一界面基本没有影响;随着试压压力增大,滑脱区域逐渐增大.计算结果与LG-11井试压前后测井解释结果一致.     

水泥环缺失对套管损坏的影响分析

由于水泥环缺失对套管影响的解析求解较为困难,本文采用有限元数值方法,对均匀、非均匀地应力条件下热采和非热采两种情况时水泥环缺失对套管受力的影响进行研究,得出了不同水泥环缺失角度时套管上的应力变化规律.     

固井后套管试压对声幅测井影响规律的分析研究

分析了固井套管试压后声幅曲线变化的规律和声幅曲线变化的原因，指出套管试压后，套管与水泥环间的微环隙是造成声幅曲线变化的主要原因。现场试验证明，微环隙对声幅测井影响较大，但对后续作业影响不大，并给出了减少套管试压对水泥胶结质量影响的主要技术措施。     

温-压作用下水泥环缺陷对套管应力的影响

在页岩气水平井多级分段压裂施工中,由于压裂段固井质量较差,当井筒温度和压力急剧变化时,套管失效风险会大大增加。在现场完井和压裂施工数据基础之上,综合考虑压裂压力和井底温度变化,建立了不同水泥环形态的套管-水泥-地层组合体模型,研究压裂过程中水泥环缺失、压裂压力和温度变化对套管应力的影响。计算结果表明:压裂施工中,当以大排量向井筒内泵入压裂液时,井底温度显著降低;如果施工压力较大、水泥环出现窜槽缺失,则套管会产生应力集中,这将急剧增加套管应力,大大增加套管失效风险。固井质量对井筒完整性至关重要,同时必须将压裂液温度、排量和施工压力控制在合理范围,从而保证压裂过程中套管的安全。     

套管与水泥环微间隙的计算

根据弹性力学原理，计算了固井施工作业后浮鞋、浮箍失灵需井口施压时套管和水泥环界面（即第一界面）的微间隙。计算结果和现场试验均表明，大庆地区调整井固井后井口施压高于平衡压力２．０～３．０ＭＰａ对固井声幅检测结果没有影响     

高温高压气井自由套管对水泥环应力和完整性的影响

水泥环的密封完整性对降低环空带压、提高井筒安全性、延长气井开采寿命至关重要。为防止环空气窜,高温高压气井油层套管水泥一般返至井口,这给深井固井带来了巨大挑战。考虑井身结构和作业载荷的复杂性,运用Ansys软件建立了存在自由套管时水泥环受力有限元模型,研究了自由套管长度和井口套压对水泥环应力的影响,结果表明,井口套压作用下自由套管的鼓胀效应在水泥环中产生的径向拉应力和轴向应力是水泥环密封失效的主要原因。自由套管段长度对水泥环受力很不敏感,油层套管水泥可考虑不返至井口,但为保持水泥环长期完整性应避免过高井口套压,同时优选水泥浆体系以提高套管与水泥环胶结强度。     

低密度水泥固井对套管波幅度的影响及其校正方法

在采用声波全波列测井评价固井质量时,由于低密度水泥比高密度水泥的声耦合差,会对评价结果造成很大的误差。通过数值模拟和波形对比,分析了低密度水泥固井对套管波幅度的影响,进而提出了在固井质量评价中的套管波幅度校正方法,把低密度水泥固井的套管波幅度校正到高密度水泥固井时套管波幅度,这样可用常规水泥固井评价标准来进行评价。实际资料处理证明了该方法的有效性。     

页岩气水平井固井水泥环状态对套管力学完整性的影响

大位移页岩气井的井眼轨迹复杂,且压裂开发过程中经常出现由于水泥环缺陷引发的套变损伤问题。针对页岩气井压裂过程中高泵压大排量的特点,采用有限元分析方法,通过优化模型网格划分,建立了适用于页岩气井复杂井眼轨迹下套管力学完整性计算的套管-水泥环-地层组合体模型,讨论了水泥环缺失角度、缺失厚度、缺失长度及复合缺陷对造斜段及水平段局部屈曲部分套管力学完整性的影响。结果表明,套管的周向应力随水泥环弹性模量的增大而减小,受泊松比影响较小。水泥环角度缺失会使套管出现应力集中现象,当缺失角度超过90°,应力集中现象得到减缓。随着水泥环缺失厚度的增加,套管所受应力增大。无论是造斜段还是水平段,不同缺失角度下,水泥环厚度、套管尺寸及泵压对套管应力的影响类似,趋势均为随着缺失角度的增加,套管应力先增大后减小。水泥环缺失的临界部位会产生应力突变,该位置也是最容易发生套损的部位。同一缺失厚度下,套管应力最大值随着缺失角度的增加而先增加后减小;同一缺失角度下,套管应力最大值随着缺失厚度的增加而增加。随着缺失角度的增加,水泥环缺失部位对应套管沿管长方向的等效应力先增加后减小。水泥环越厚,套管等效应力越小。在相同厚度下,水泥环剩余厚度越薄,套管等效应力越大,全部缺失时应力水平最大。     

固井水泥环不连续对套管力学性能的影响分析

固井过程中,固井质量不合格的情况经常发生。以青海油田某口井作为研究对象,建立平面应变力学模型,假设研究截面套管与地层之间的环空中有1／4未被水泥充填,采用有限元软件ABAQUS模拟套管的变形过程。计算结果表明：①由于固井水泥环不连续,该侧套管没有水泥的支撑和保护作用,在非均匀地应力作用下,套管极易发生变形损坏。②套管内压P0和水平地应力P1固定,改变水平地应力P2,当P2增大到一定值时,B点附近的套管内壁率先发生塑性变形,如果P2继续增大,套管内壁的塑性区域会逐渐增加,并向套管外壁延伸,直到套管整体发生塑性破坏。④水泥环的不连续改变了套管内壁的应力分布,从而使得等效应力曲线上最大的等效应力值不是在B点,而是发生在B点附近套管内壁处。该分析为改善固井质量采取有效措施提供了可靠的理论依据。     

水泥环缺失对水平井套管强度安全性影响分析

在水平井固井过程中,常常发生水泥环缺失,影响套管的强度安全性。为此,综合考虑水泥环缺失位置、缺失厚度与环向缺失角度,利用有限元分析方法,建立了水平井套管-水泥环-地层力学分析模型,考虑套管内压与非均匀地应力的作用,模拟水平井中水泥环缺失段套管的应力分布情况,着重分析了第一胶结面和第二胶结面水泥环缺失厚度对套管强度安全性的影响。分析结果表明:水泥环第一胶结面缺失对套管的应力分布影响较大,缺失比存在一个临界值,若缺失厚度大于该临界值,套管的应力将发生突变;水泥环第二胶结面缺失时,套管应力随缺失厚度增大而逐渐增大,没有应力突变;套管应力极值点位置随着水泥环环向缺失角度的变化而变化,环向缺失角度为60°时,套管的应力极值最大。所得结论可为水平井固井过程中套管的强度判断提供依据。     

变内压条件下膨胀水泥性能对井筒完整性的影响

以膨胀水泥作为研究对象,利用弹性力学理论,采用有限元方法研究了变内压条件下膨胀水泥性能对井筒完整性的影响。研究表明,合适的水泥膨胀率可以降低套管内的最大米塞斯（Mises）应力;水泥膨胀率越大,水泥环内最大Mises应力越大,最大周向应力越小;有套管内压时,膨胀水泥弹性模量越大,套管内最大Mises应力越小,水泥环内最大Mises应力越大;套管内压较小时,水泥弹性模量越大,水泥环内最大周向应力越小,套管内压较大时则与之相反;膨胀水泥泊松比对套管内最大Mises应力的影响较小,水泥泊松比越大,水泥环内最大Mises应力和最大周向应力越小。对于弹性地层和蠕变地层情况,膨胀水泥性能对井筒完整性的影响规律相似。变内压条件下,膨胀水泥性能对水泥环的挤压破坏和周向拉伸破坏影响较为显著,使用膨胀水泥时应根据实际情况优选膨胀水泥石的各项性能。      

固井水泥环对套管承载能力的影响规律

固井质量的好坏直接影响油水井的使用寿命。通过采用计算机辅助工程(CAE)方法,研究了水泥环缺损、水泥环不居中以及水泥环的性质对套管承载能力的影响规律,提出了固井质量差导致套管损坏的基本机理。     

盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究

盐岩具有可溶性和可塑性,钻井及固井过程中易发生塑性变形或蠕动流动,导致井眼呈不规则形状,使套管发生变形或被挤毁,影响盐岩层段井筒气密性,从而影响油(气)井的正常生产及安全.为了给盐岩层段的井筒气密性评价提供理论依据,基于岩石物理试验及三维有限元法,分析了盐岩地层对固井一界面、二界面气密性的影响.分析得知:固井一界面对气...     

MFE套管跨隔测试管柱的改进

ＭＦＥ套管跨隔测试 ,是一种比较成熟的测试工艺 ,测试成功率比较高。但是 ,据河南油田一份统计资料显示 ,卡瓦封隔器失封 ,占跨隔测试失败的 5 2 .1 7% ,仍是造成跨隔测试失败的主要原因。对于套管跨隔测试 ,目前通常采用的管柱是 (从上至下 ) :油管或钻杆 反循环 油管或钻杆 压力计托筒 多流测试器 锁紧接头 压力计托筒 安全接头 剪销封隔器 筛管 压力计托筒 调距油管或钻铤 盲接头 卡瓦封隔器 开槽尾管 压力计。最下部一支压力计是用来检测卡瓦封隔器密封效果的 ,测试时不易判断 ,必须等所有测试工艺完成以后 ,起出测试工具…     

俄罗斯过套管电阻率测井仪的水泥环影响分析与校正方法

过套管电阻率测井是一种测井新技术,能在普通的金属套管井中测量地层电阻率,在油藏监测和剩余油气资源评价方面展现了独特的优势。由于套管和地层之间存在水泥环,过套管电阻率测井不可避免地受到水泥环的影响。利用修正的传输线方程,采用数值模拟方法,全面分析了水泥环厚度和电阻率对俄罗斯过套管电阻率测井仪（ЭKOC）的影响,建立了一套水泥环影响校正图版;并且编制了相应的计算机程序,实现了ЭKOC水泥环影响校正的自动处理。     

筛管外水泥环挤压酸洗管柱研制与应用

在筛管完井注水泥过程中,封隔器破损或卡封部位井径扩大,水泥浆会漏入筛管段将油层封固。为了打开油层重新建立油气生产通道,基于自主研制的水泥环挤压装置,形成了水泥环挤压酸洗管柱。水泥环挤压装置两端的封隔总成能够密封挤压装置与筛管之间的环空,然后利用节流传压总成传递的高压破碎筛管外的水泥环,而管柱底部的密封插管可打开人工井底的洗井阀并建立反循环洗井通道,将筛管外的水泥碎渣反洗至地面,恢复近井地带的渗透率。水泥环挤压酸洗管柱在胜利油田5口井进行了现场试验,成功率100%,试挤作业施工后,被封固的筛管段与地层连通性恢复正常。水泥环挤压酸洗管柱的成功研制,为解决筛管顶部注水泥完井后筛管段漏入水泥的问题提供了一种新的处理方法。