长水平段水泥环应力动态变化及失效评价

页岩油气水平井压裂过程中井筒密封完整性失效问题频发,但当前较少研究可对于温度压力耦合条件下长水平段水泥环密封完整性进行评价。针对此,建立了压裂过程中全井筒瞬态温度场计算模型,以及长水平段瞬态温度-压力耦合作用下水泥环径向应力和周向应力计算有限元分析模型,基于Mohr-Coulomb准则对于水平段不同位置处水泥环完整性的失效进行了分析,评价了水泥环弹性模量、套管内压以及压裂排量对于长水平段不同位置处水泥环密封完整失效的影响规律。研究结果表明:压裂过程中温度场模型计算结果与Landwark软件误差率低于10%,确保了模型的正确性;同等条件下水平段从井筒趾端向跟端,水泥环承受的径向应力和切向应力增加,井筒跟段是水泥环密封完整性失效的“风险段”;水泥环弹性模量从趾端到跟段呈降序排列,有利于井筒密封完整性的保持;水力压裂过程中降低井口压力或者在井口压力不变的条件下增大压裂排量,可以有效降低水泥环的径向应力和切向应力。研究结果可为固井工艺的优化以及页岩油气井屏障的建立提供参考。

舍女寺油田高压注水引起的套管水泥环应力变化及泥岩蠕变对套管的影响

高压注水将会引起套管内压的变化,在这些不同条件影响下,对套管、水泥环应力场、位移场的变化规律的认识将有助于我们深入理解套管损坏的机理,设计合理的注水压力界限。文章拟采用三维有限元方法,研究以上不同因素对套管、水泥环应力的影响规律,并且分别从地应力的非均匀性引起的套管应力变化规律、泥岩断层蠕变位移引起的应力变化规律以及注水引起地层吸水软化引起的应力变化规律进行研究,以加深对高压注水导致地层、套管破环机理的认识。

LSS塑性水泥体系研究及提高固井质量探讨

利用弹性理论分析固并后水泥环的应力变化,搞清水泥环封隔失效机理,并获得提高固井质量的途径。在此基础上研制出LSS塑性水泥体系。实践证明它优于常规水泥体系,可提高固井质量和水泥环封隔有效期。