深层气井水泥环局部缺失对套管外载影响规律分析

深层气井长封固段固井质量不佳易引发水泥环局部缺失,导致套管使用寿命下降。对此,通过建立有限元模型分析了水泥环力学参数、缺失角度、缺失厚度及套管内压力对套管力学完整性的影响。结果显示,当前工程参数条件下,水泥环缺失后套管等效应力最大值出现在套管内壁,套管最大等效应力随水泥环弹性模量的增大而减小;当水泥环弹性模量小于一定值时,水泥环缺失处套管内壁最大等效应力超过套管设计安全应力;套管应力随泊松比的变化规律与弹性模量的变化规律相反,但相对影响较小。随水泥环缺失角度的增加,套管内外壁应力先增加后减小,在水泥环缺失角度为45°时,套管内壁应力最大,超过45°套管应力有所降低,但易造成后期“偏心”。套管应力最大值随着缺失厚度的增加而增加。随着井筒内压力的增加,水泥环缺失处套管内外壁应力均为先减小后增加,且内压力超过一定数值后,套管最大等效应力由内壁转移至外壁。所得结论可为深层气井长封固段固井提供有益参考。