考虑热固耦合作用的高温高压井井筒完整性分析

• 作者: 张立松 李向阳 杨秀娟 赵新波 闫相祯
• 来源期刊: 工程科学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 井筒 完整性 耦合作用 油井套管 力学模型 解析法
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 页码范围: 11-18
• 分类号: TE256
• 语种: 中文
• DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2016.01.002

摘要

以高温高压井套管-水泥环-地层为研究对象,建立套管-水泥环-地层组合系统的热固耦合模型,结合边界条件和连续条件,得到相应的应力解析解,并与有限元结果进行对比,验证了解析方法的计算精度.通过分析热固耦合作用下的解析解和不考虑热载荷的解析解,发现热载荷对整体等效应力的影响较大.采用Mises、Drucker-Prager及Mohr-Coulomb屈服准则定义失效系数评价套管-水泥环-地层组合系统的井筒完整性.讨论了水泥环弹性模量、泊松比、非均匀地应力系数、地层温度、套管内压等参数对套管内壁、水泥环内壁及第一、二胶结面失效系数的影响.上述因素对套管内壁、水泥环内壁及第一、二胶结面失效系数均有影响;第一胶结面失效系数较高,对井筒完整性影响较大.