本文關(guān)鍵詞：套管內(nèi)載荷作用下水泥環(huán)力學(xué)性能分析

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【摘要】：油氣井及儲(chǔ)氣庫(kù)井套管試壓、壓裂及反復(fù)注采氣等生產(chǎn)作業(yè)時(shí),固井水泥環(huán)及其膠結(jié)界面會(huì)受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生變形甚至發(fā)生破壞,影響水泥環(huán)的封固效果。水泥環(huán)及其膠結(jié)界面在作業(yè)加載、卸載過(guò)程中同時(shí)受到壓縮應(yīng)力、拉伸應(yīng)力及剪切應(yīng)力等復(fù)雜應(yīng)力的作用。蠕變地層、彈性地層和剛性地層具有不同的應(yīng)力變形特征,增加了套管-水泥環(huán)-地層組合體完整性分析難度。本文根據(jù)不同地層巖石的變形特征,建立了不同地層條件下套管-水泥環(huán)-地層組合體的力學(xué)模型;建立了水泥環(huán)結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則;分析了加載、卸載過(guò)程中蠕變地層、彈性地層和剛性地層的應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)對(duì)水泥環(huán)界面應(yīng)力的影響規(guī)律;為合理選擇水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)、指導(dǎo)水泥漿體系的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明,蠕變地層、彈性地層和剛性地層對(duì)水泥環(huán)界面應(yīng)力的影響不同。在井口部位,在相同參數(shù)條件下,彈性地層和蠕變地層中水泥環(huán)應(yīng)力是相同的,而剛性地層井口部位水泥環(huán)接觸應(yīng)力較大,易發(fā)生屈服和界面撕裂。在井下,蠕變地層中地應(yīng)力較大時(shí),水泥環(huán)承受的地應(yīng)力越大越容易屈服,但卸載后界面不容易撕裂;地應(yīng)力較小時(shí),加載過(guò)程中水泥環(huán)易產(chǎn)生較高的周向拉伸應(yīng)力。在彈性地層中水泥環(huán)屈服強(qiáng)度越高,在彈性變形過(guò)程中易于產(chǎn)生較高的周向拉應(yīng)力而危及水泥環(huán)抗拉限度。剛性地層中的水泥環(huán)所受的接觸應(yīng)力較大,低屈服強(qiáng)度水泥環(huán)易發(fā)生屈服和界面撕裂。
【關(guān)鍵詞】：地層條件 完整性 力學(xué)參數(shù) 屈服強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TE256
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要6-9
• 第一章 緒論9-11
• 1.1 研究目的和意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容10-11
• 第二章 套管-水泥環(huán)-地層組合體力學(xué)分析11-28
• 2.1 套管-水泥環(huán)-地層組合體力學(xué)分析11-14
• 2.1.1 蠕變地層對(duì)組合體應(yīng)力作用分析11-12
• 2.1.2 彈性地層對(duì)組合體應(yīng)力作用分析12-13
• 2.1.3 剛性地層對(duì)組合體應(yīng)力作用分析13-14
• 2.2 組合體平面力學(xué)有限元模型14-22
• 2.3 三軸應(yīng)力條件下水泥環(huán)本構(gòu)關(guān)系模型22-24
• 2.4 水泥環(huán)膠結(jié)界面接觸有限元分析24
• 2.5 組合體結(jié)構(gòu)完整性破壞準(zhǔn)則24-28
• 2.5.1 建立水泥環(huán)本體承載能力破壞準(zhǔn)則24-26
• 2.5.2 依據(jù)水泥環(huán)膠結(jié)界面承載能力建立的破壞準(zhǔn)則26-28
• 第三章 不同地層條件下水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)對(duì)固結(jié)體完整性的影響28-51
• 3.1 不同地層條件下地應(yīng)力對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響28-29
• 3.2 蠕變地層中水泥環(huán)參數(shù)對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響29-35
• 3.2.1 彈性模量對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響29-31
• 3.2.2 泊松比對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響31-33
• 3.2.3 屈服強(qiáng)度對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響33-35
• 3.3 彈性地層中水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)對(duì)固結(jié)體完整性的影響35-40
• 3.3.1 彈性模量對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響35-37
• 3.3.2 泊松比對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響37-39
• 3.3.3 屈服強(qiáng)度對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響39-40
• 3.4 剛性地層中水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)對(duì)固結(jié)體完整性的影響40-45
• 3.4.1 彈性模量對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響40-42
• 3.4.2 泊松比對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響42-44
• 3.4.3 屈服強(qiáng)度對(duì)水泥環(huán)各項(xiàng)應(yīng)力的影響44-45
• 3.5.地層性質(zhì)對(duì)水泥環(huán)界面應(yīng)力的影響45-51
• 第四章 水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)選擇51-66
• 4.1 井下水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)選擇51-57
• 4.1.1 水泥環(huán)彈性模量選擇51-54
• 4.1.2 水泥環(huán)泊松比選擇54-57
• 4.2 低地應(yīng)力井口部位水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)選擇57-66
• 4.2.1 井口水泥環(huán)彈性模量參數(shù)選擇57-59
• 4.2.2 井口水泥環(huán)泊松比參數(shù)選擇59-61
• 4.2.3 井口水泥環(huán)屈服強(qiáng)度參數(shù)選擇61-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 發(fā)表文章目錄70-71
• 致謝71-72

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 李增亮;蔡俐娜;王木樂(lè);趙新學(xué);趙傳偉;;地應(yīng)力方向?qū)E圓套管強(qiáng)度的影響規(guī)律分析[J];石油機(jī)械;2013年11期

2 周兵;姚曉;華蘇東;;套管試壓對(duì)水泥環(huán)完整性的影響[J];鉆井液與完井液;2009年01期

3 李軍,陳勉,張輝,陳志勇;不同地應(yīng)力條件下水泥環(huán)形狀對(duì)套管應(yīng)力的影響[J];天然氣工業(yè);2004年08期

4 陳志雄;固井后套管試壓對(duì)聲幅測(cè)井影響規(guī)律的分析研究[J];石油鉆探技術(shù);2003年03期

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本文編號(hào)：700268