气井井筒温度场及温度应力场的理论解

作者：李勇,纪宏飞,邢鹏举,苏义脑,刘硕琼,魏风奇

摘要：基于传热学及弹塑性力学相关理论,结合固井水泥环实际密封工况,建立了2套数学模型:任意井型气井井筒温度场模型、套管-水泥环-地层围岩组合体温度场及温度应力场模型,形成了解析求解算法及工程分析软件,研究了温度应力场的影响因素。研究结果表明:产量对井筒温度场影响较大;高压高产气井的浅层固井水泥环温升明显,应提前分析预测其温度场及温度应力场的变化以决定是否加砂提升抗温性能;韧性好、弹性模量低、高强度(尤其是抗拉强度)、纵向胶结强度高的固井水泥环,更能在温升幅度较大时保持良好密封性能;两层或多层水泥环封固,相较于单层水泥环封固的情形,安全系数更高。该理论解可以提前分析预测温度对固井水泥环有效密封的影响,针对性优化设计固井水泥浆体系。

发文机构：中国石油集团工程技术研究院有限公司 中国石油勘探开发研究院 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 中国石油勘探与生产分公司

关键词：气井温度场温度应力场多层固井水泥环完整性gas welltemperature fieldtemperature stress fieldmulti-layercement sheathintegrity

分类号： TE256[石油与天然气工程—油气井工程]