石油勘探与开发
石油勘探與開髮
석유감탐여개발
PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT
2012年
5期
605-611
,共7页
杨志伏%孟庆元%陈晓楼%高莉莉
楊誌伏%孟慶元%陳曉樓%高莉莉
양지복%맹경원%진효루%고리리
水泥环%水泥凝固%环空界面%径向应力%理论解%实验验证
水泥環%水泥凝固%環空界麵%徑嚮應力%理論解%實驗驗證
수니배%수니응고%배공계면%경향응력%이론해%실험험증
为了确定固井水泥凝固过程中套管和水泥环初始载荷状态,综合考虑水泥凝固过程中体积膨胀和材料参数的变化规律,推导出水泥凝固过程中环空界面的径向应力理论解.在理论解推导过程中,将水泥环的凝固过程分为多个时间步长,在每一个时间步长中,先计算水泥环无载荷状态下的原始半径,然后依据套管、膨胀后的水泥环和地层3者的协调变形条件,计算出变形后的径向应力,并将其和变形后的半径值一起作为下一步计算的初始数据.通过室内实验测量了套管和地层在水泥凝固过程中的环向应变,实验结果证明了理论解的正确性.计算和实验结果表明,水泥环在凝固过程中,内外两个界面的径向应力均为压应力,其绝对值随着井壁岩层弹性模量的增加而增加.水泥环的弹性模量越大,其凝固过程中对井壁产生的径向压应力越大,而对套管外壁产生的径向压应力反而越小.故对不同弹性模量的地层应采用适宜弹性模量的水泥固井,以达到使系统载荷均衡的目的.
為瞭確定固井水泥凝固過程中套管和水泥環初始載荷狀態,綜閤攷慮水泥凝固過程中體積膨脹和材料參數的變化規律,推導齣水泥凝固過程中環空界麵的徑嚮應力理論解.在理論解推導過程中,將水泥環的凝固過程分為多箇時間步長,在每一箇時間步長中,先計算水泥環無載荷狀態下的原始半徑,然後依據套管、膨脹後的水泥環和地層3者的協調變形條件,計算齣變形後的徑嚮應力,併將其和變形後的半徑值一起作為下一步計算的初始數據.通過室內實驗測量瞭套管和地層在水泥凝固過程中的環嚮應變,實驗結果證明瞭理論解的正確性.計算和實驗結果錶明,水泥環在凝固過程中,內外兩箇界麵的徑嚮應力均為壓應力,其絕對值隨著井壁巖層彈性模量的增加而增加.水泥環的彈性模量越大,其凝固過程中對井壁產生的徑嚮壓應力越大,而對套管外壁產生的徑嚮壓應力反而越小.故對不同彈性模量的地層應採用適宜彈性模量的水泥固井,以達到使繫統載荷均衡的目的.
위료학정고정수니응고과정중투관화수니배초시재하상태,종합고필수니응고과정중체적팽창화재료삼수적변화규률,추도출수니응고과정중배공계면적경향응력이론해.재이론해추도과정중,장수니배적응고과정분위다개시간보장,재매일개시간보장중,선계산수니배무재하상태하적원시반경,연후의거투관、팽창후적수니배화지층3자적협조변형조건,계산출변형후적경향응력,병장기화변형후적반경치일기작위하일보계산적초시수거.통과실내실험측량료투관화지층재수니응고과정중적배향응변,실험결과증명료이론해적정학성.계산화실험결과표명,수니배재응고과정중,내외량개계면적경향응력균위압응력,기절대치수착정벽암층탄성모량적증가이증가.수니배적탄성모량월대,기응고과정중대정벽산생적경향압응력월대,이대투관외벽산생적경향압응력반이월소.고대불동탄성모량적지층응채용괄의탄성모량적수니고정,이체도사계통재하균형적목적.
