基于损伤力学变内压条件下水泥环密封完整性模拟

作者：郭辛阳,宋雨媛,步玉环,郭胜来,柳华杰,王成文

摘要：针对变内压条件下水泥环密封完整性失效问题,基于连续损伤力学理论,采用同时考虑水泥石损伤和屈服后应力—应变关系的塑性损伤本构模型来描述实际水泥石的全应力—应变力学性能,研究了水泥石力学性能对密封完整性的影响。研究结果表明,向常规水泥浆中加入弹韧性材料形成弹韧性水泥,降低了水泥环弹性模量,既可以预防微间隙形成和减小微间隙尺寸,又可以预防和减少水泥环拉伸破坏。但并非弹性模量越低,弹韧性水泥密封完整性越好,密封完整性还与水泥环拉压弹性变形性能有关,同等情况下水泥环最大拉压弹性应变越大,其密封完整性越不容易失效。建议根据水泥环的弹性模量和拉压全应力—应变关系来评价水泥环密封完整性。研究结果为水泥环密封完整性评价和水泥石力学性能优化提供了一定依据。

发文机构：中国石油大学（华东）非常规油气开发教育部重点实验室 中国石油大学（华东）石油工程学院

关键词：变内压水泥环密封完整性损伤塑性弹性模量variable internal pressurecement sheathseal integritydamageplasticityelastic modulus

分类号： TE256[石油与天然气工程—油气井工程]