高温高压井水泥环缺失对多层套管应力影响规律

作     者：宋琳 舒振辉 吴彦先 练章华 史君林 SONG Lin;SHU Zhenhui;WU Yanxian;LIAN Zhanghua;SHI Junlin

作者机构：中国石油新疆油田公司工程技术研究院新疆克拉玛依834000 中国石油新疆油田公司工程技术处新疆克拉玛依834000 油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学四川成都610500 

出 版 物：《西南石油大学学报（自然科学版）》 (Journal of Southwest Petroleum University(Science & Technology Edition))

年 卷 期：2024年第46卷第1期

页      面：170-178页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(51974271) 

主　　题：水泥环缺失 套管损坏 有限元分析 圈闭流体单元 固井质量 

摘      要：由于高温高压井中,固井工况复杂,套管与水泥环之间会出现缺失现象,导致套管损坏,尤其多层套管时上述问题更为突出而复杂。针对上述问题,以准噶尔盆地南缘某高温高压高产气井为研究对象,建立了套管水泥环缺失套管水泥环套管地层轴对称有限元模型,模型中水泥环缺失处采用圈闭流体单元,岩石和水泥环采用EDP本构模型,相互界面间用接触力学有限元模型。研究结果表明,该模型能够准确分析复杂条件下水泥环缺失套管受力情况,解决了以前的模型无法模拟水泥环缺失处流固耦合问题;当套管环空出现环状缺失时,水泥环缺失的交界面附近应力最大且水泥环缺失处液体性质对套管强度有较大影响。为保证其井筒完整性,在深井、超深井中,建议优化水泥环返高,使水泥环不返到井口,减小固井段长度,消除水泥环缺失问题。