瞬态力－热耦合作用下水泥环完整性分析-石油钻采工艺.PDFVIP

第 39 卷 第 4 期 石 油 钻 采 工 艺 Vol. 39 No. 4 2017 年 7 月 OIL DRILLING PRODUCTION TECHNOLOGY July 2017 1000 – 7393 2017 04 – 0417– 07 DOI:10.13639/j.odpt.2017.04.005 文章编号： （ ） 　　　 瞬态力－热耦合作用下水泥环完整性分析 席岩 1　李军 1　柳贡慧 1 ，2　查春青 1　严攀 1 1. 中国石油大学（北京）；2. 北京工业大学 引用格式：席岩，李军，柳贡慧，查春青，严攀 . 瞬态力－热耦合作用下水泥环完整性分析［J ］. 石油钻采工艺，2017 ，39（4）： 417-423. 摘要： 页岩气井工程实践表明，套管压裂易导致水泥环完整性发生破坏出现环空带压。基于套管压裂工程实际，建立井筒 温度场模型和套管－水泥环－地层组合体有限元模型，采用解析法和数值法结合方式，计算页岩气井压裂过程中瞬态力－热耦 合对水泥环应力大小、分布影响规律。结果表明：压裂过程中水泥环内外壁温差先增大后减小，压裂初近内壁处存在陡峭温度 梯度，易导致内壁应力显著提高；瞬态力－热耦合作用导致水泥环内壁应力大幅提升，加剧了水泥环完整性失效的风险，压裂 初期为水泥环易发生损坏的“风险段”；水泥环内壁最大应力随着时间变化，易产生“多裂纹”形态，加剧环空带压。研究结果 可为页岩气井压裂过程中水泥环完整性设计控制提供参考。 关键词：页岩气；压裂；环空带压；水泥环；瞬态力－热耦合；完整性 中图分类号：TE329　　　文献标识码：A Analysis on cement sheath integrity under transient thermo-mechanical coupling effect 1 1 1,2 1 1 XI Yan , LI Jun , LIU Gonghui , ZHA Chunqing , YAN Pan , , ; , , 1. China University of Petroleum Beijing 102249 China 2. Beijing University of Technology Beijing 100124 China Citation: XI Yan, LI Jun, LIU Gonghui, ZHA Chunqing, YAN Pan. Analysis on cement sheath integrity under transient thermo-me- chanical coupling effect ［J ］. Oil Drilling Production Technology, 2017, 39(4): 417-423. Abstract: The practical shale gas well engineering shows that casing fracturing can easily destroy the integrity of cement sheath, leading to sustained annular pressure (SAP). In this paper, the wellbore temperature field cal