钻井液与完井液

作者：郭辛阳,步玉环,李强

单位：1. 中国石油大学石油工程学院, 山东青岛 266580;；2. 渤海钻探第二固井分公司, 天津 300280；

关键词：固井质量, 井筒完整性, 膨胀水泥, 变内压, 米塞斯应力, 周向应力

基金：

国家自然科学基金"CCS咸水层封存中二氧化碳-硫酸盐-镁盐协同作用下油井水泥石的腐蚀机理"（51704325）；中央高校基本科研业务费专项资金"井下温压复杂变化条件下水泥环完整性失效的机制及评价研究"（18CX02103A）。

以膨胀水泥作为研究对象，利用弹性力学理论，采用有限元方法研究了变内压条件下膨胀水泥性能对井筒完整性的影响。研究表明，合适的水泥膨胀率可以降低套管内的最大米塞斯（Mises）应力；水泥膨胀率越大，水泥环内最大Mises应力越大，最大周向应力越小；有套管内压时，膨胀水泥弹性模量越大，套管内最大Mises应力越小，水泥环内最大Mises应力越大；套管内压较小时，水泥弹性模量越大，水泥环内最大周向应力越小，套管内压较大时则与之相反；膨胀水泥泊松比对套管内最大Mises应力的影响较小，水泥泊松比越大，水泥环内最大Mises应力和最大周向应力越小。对于弹性地层和蠕变地层情况，膨胀水泥性能对井筒完整性的影响规律相似。变内压条件下，膨胀水泥性能对水泥环的挤压破坏和周向拉伸破坏影响较为显著，使用膨胀水泥时应根据实际情况优选膨胀水泥石的各项性能。

来源：2018年第2期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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