模拟压裂作用对水泥环密封性破坏及改善研究

摘要：

利用全尺寸水泥环密封性评价装置,研究了多段压裂作用下水泥环的密封完整性.分析了密封性破坏的机理;并提出了相应改善措施和评价标准.试验结果显示基浆水泥环在压裂交变应力作用下,加卸载次数较少时,水泥环密封完整性即遭到破坏;密封性失效发生在卸压阶段水泥环与套管之间的界面处.表明在套管内压高应力作用下,弹性模量较高的基浆水泥环中产生较大的应力,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;卸载时套管弹性回缩,水泥环中塑性变形不可完全恢复而存在残余应变,导致二者在界面处的变形不协调一致而引起拉应力.随着压裂应力交交次数的增加,水泥环塑性变形不断累积,卸载后的残余变形和拉应力也随之增大.当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,水泥环密封性破坏.采用掺入胶乳、弹性粒子等形成弹塑性水泥石,弹性模量降低并保持较高的抗压强度,压裂作用时水泥环中产生的应力相对其抗压强度较低,产生的塑性变形较小,因此提高了水泥环保持密封完整性时压裂应力交变的次数,改善了水泥环的密封性.

关键词：压裂、水泥环、密封性装置、弹塑性水泥石、弹性模量

所属期刊栏目：17

分类号：TE972(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金面上项目51374218

在线出版日期：2017-07-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：168-172