钻井液与完井液

作者：武治强,武广瑷,幸雪松

单位：中海油研究总院有限责任公司， 北京 100028；

关键词：水泥环, CO₂腐蚀, 密封完整性, 塑性变形, 微间隙

基金：中海油科技项目“CO₂封存与利用钻采关键技术研究”（KJGG-2022-12-CCUS-0104）。

CO2地质封存过程中，与地层围岩中的水反应后腐蚀着固井水泥环，腐蚀损伤和套管内压（应力）耦合作用极大地影响着水泥环的密封完整性。基于CO2腐蚀实验，获得不同腐蚀程度水泥石材料力学性能参数，采用混凝土损伤塑性（CDP）本构模型和Mohor-Coulomb准则描述腐蚀前后水泥环的应力-应变行为，利用ABAQUS软件建立考虑CO2腐蚀与应力耦合作用的井筒组合体(套管-水泥环-地层围岩)有限元分析模型，分析和探讨了套管内压和腐蚀时间对水泥环完整性的影响。结果表明，较高套管内压下，井筒水泥环发生弹塑性变形，出现结构损伤，套管与水泥环界面易形成微间隙；受腐蚀和套管内压的耦合作用，水泥环更易于出现完整性失效问题，相比较于未腐蚀水泥环，腐蚀水泥环受压后径向应力、等效塑性应变、微间隙以及拉伸和压缩损伤均较大，与之相反，塑性半径是减小的；微间隙与拉伸和压缩损伤受腐蚀时间的影响不明显。

来源：2024年第2期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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