考虑U型管效应的注水泥套管变形问题研究

注水泥过程中的套管变形问题给固井作业带来了巨大挑战。基于U型管效应产生的机理，给出了真空段长度和返出排量的描述方程。考虑温度场对套管变形的影响，推导了传热学方程，用于预测井筒温度场。通过分析注水泥时套管受力情况，建立了相应的套管变形程度计算模型。以新疆油田Z井为例，进行了泵压、真空段长度、注入返出排量等参数的计算。结果表明，当井筒内出现U型管效应时，返出排量不等于注入排量；最佳的注入排量为12～14 L/s,此时套管变形量较小，且不会发生疲劳破坏。当在井口观测到泵压为0时，井筒内就会产生真空段，此时应重视U型管效应可能引发井下复杂。根据敏感性分析，注入排量对套管变形程度的影响最大。在设计注入排量时，可考虑变排量注水泥的设计方法，以便更好地解决该类问题。