热采井水泥环失效机制数值模拟研究

热采井水泥环失效机制数值模拟研究

论文摘要

热采井水泥环经常由于热蒸汽的注入及开采的周期性变化而发生破坏。采用有限元软件Abaqus研究注蒸汽条件下热采井水泥环发生破坏的方式,套管升温周期、套管热膨胀系数、水泥环热膨胀系数、地层热膨胀系数、水泥环弹性模量、地层弹性模量对水泥环发生应力破坏的影响。结果表明:①热采井水泥环发生拉伸破坏的可能性要远大于剪切破坏;②延长套管的升温周期有助于减小水泥环发生破坏的可能性;③套管热膨胀系数、水泥环热膨胀系数、水泥环弹性模量、地层弹性模量对水泥环应力影响较大,地层热膨胀系数对水泥环应力影响较小;④减小套管热膨胀系数、选择合适的水泥环热膨胀系数及弹性模量,有利于减小水泥环破坏的可能性。相对于硬地层,在软地层热采井水泥环更容易发生破坏。

论文目录

  • 1 套管-水泥环-地层有限元模型
  • 2 结果与讨论
  •   2.1 注蒸汽条件下水泥环应力随时间的变化规律
  •     2.1.1 水泥环的周向应力
  •     2.1.2 水泥环的剪应力的变化规律
  •   2.2 升温周期对水泥环周向应力的影响
  •   2.3 套管热膨胀系数对水泥环周向应力的影响
  •   2.4 水泥环热膨胀系数对水泥环周向应力的影响
  •   2.5 地层热膨胀系数对水泥环周向应力的影响
  •   2.6 水泥环弹性模量对水泥环周向应力的影响
  •   2.7 地层弹性模量对水泥环径向应力的影响
  • 3 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 曹成章

    关键词: 热采井,水泥环,完整性,升温速率,热膨胀系数,弹性模量

    来源: 中国石油大学胜利学院学报 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 社会科学Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院

    基金: 中国石油化工集团公司研究项目(JP16052)

    分类号: TE931.2

    页码: 18-23

    总页数: 6

    文件大小: 4349K

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