水泥环缺陷对套管承载能力的影响研究.pdf

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1、图书分类号：学校代码：颈士學僮论文论文题目水泥环缺陷对套管承载能力的影响研究研究生姓名豈多胃导师姓名何世：日月（教授学科专业油气井工程研究方向、油气禾力学二〇一五年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研宄课

2、题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密请在以上相应括号内打“々”）学位论文作者签名：指导教师签名：⋯年‘月曰月幺日西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名年月摘要水泥环缺陷会直

3、接影响到套管的受力状态，并且往往会造成套管出现应力集中现象，严重时甚至会导致套管损坏。然而，目前国内外针对水泥环缺陷对套管承载能力影响的相关研宄还比较少，并且所建立的水泥环缺陷模型比较单一理想化，与实际并不十分相符。为此，本文首先在弹塑性力学的基础上，建立了水泥环完好且受均匀地应力作用的套管最大等效应力计算模型；然后根据现场资料与室内实验数据，建立了不同类型的水泥环缺陷模型；最后利用有限元软件对不同水泥环缺陷时的套管等效应力进行了模拟研宄，得出水泥环缺陷对套管承载能力的影响规律。取得了如下主要认识：偏心环空水泥环缺失往往出现在环空窄间隙处，并且套管承载能力会随着缺失面积的增

4、加先急剧降低再迅速回升，并且回升幅度逐渐降低，最终接近但低于水泥环完好时的套管承载能力；气侵通道面积越大、通道位置离套管壁越近，套管的承载能力越低；气侵通道对称分布时，通道数量越少，套管承载能力也会越低；当存在两条气侵通道时，两通道相隔越远，套管承载能力越低。当套管偏心时，气侵通道位置离环空窄间隙越近，套管承载能力也会越低，并且此时气侵通道数量对套管承载能力几乎无任何影响；微环隙缺失宽度的增加，虽然可以提高套管的承载能力，但同时会降低水泥环密封性，影响固井质量，甚至导致一系列严重后果；当微环隙不为完整圆形时，随着微环隙缺失长度的增加，套管承载能力会急剧降低再逐渐缓慢回升，根

5、据微环隙位置与宽度的不同，套管承载能力的降低与上升幅度也会不同；水泥环的半月形缺失对套管承载能力的影响与气侵通道的影响规律类似，但相同缺失程度情况下，半月形缺失导致的套管承载能力降低幅度更大；套管承载能力随着水泥石弹性模量的增加而快速降低接着再缓慢回升，随着水泥石泊松比的增加而降低，但降幅很小，几乎可以忽略不计。通过本文的研宄，为进一步深入认识水泥环缺陷对套管承载能力影响奠定了良好的基础。关键词：水泥环缺陷；承载能力；仿真模拟；外挤力；等效应力AbstractThecementsheathdefectwilldirectlyaffecttheforceconditionof

6、casingandoftenresultinstressconcentrationphenomenonevenleadtocasingdamage.However,thereisonlyalittleresearchabouttheinfluenceofcementsheathdefectsoncasingstrengthathomeandabroadandthecementsheathdefectmodelisalsotooidealizedtomatchthefact.Therefore,basedontheelastic-plasticmechanics,thisPa

7、perdeducesthestressmodelofthemaximumequivalenteffectofcasingwhilethecementringsubjectedtouniformin-situstresscondition.Thenestablishesmodelsofdifferenttypesofcementsheathdefectaccordingtothefielddataandlaboratorytestdata.Finally,simulationswerecarriedouttostud