【摘要】：在油氣井射孔完井施工過程中,聚能射孔彈產(chǎn)生的射流會射穿油氣井套管管壁、水泥環(huán)和部分地層。由此,水泥環(huán)上就會出現(xiàn)一些沿射孔螺旋線的射孔孔洞,從而導(dǎo)致了水泥環(huán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能降低。在后續(xù)的生產(chǎn)過程中,由于過高的載荷會造成帶有射孔孔洞的水泥環(huán)內(nèi)部更容易出現(xiàn)壓碎或拉裂等結(jié)構(gòu)破壞形式,從而對射孔段套管-水泥環(huán)-地層固結(jié)體的結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生了不可忽略的影響。為此本文以帶射孔孔洞的水泥環(huán)固結(jié)體為研究對象,分析了載荷作用下射孔段水泥環(huán)固結(jié)體力學(xué)作用關(guān)系,建立了射孔段套管-水泥環(huán)-地層三維有限元模型。通過合理選擇射孔段水泥環(huán)的應(yīng)力應(yīng)變曲線,以水泥環(huán)的抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度和屈服強度為評價指標(biāo),建立了射孔段水泥環(huán)的破壞準(zhǔn)則。分析了不同射孔參數(shù)對水泥環(huán)孔眼處的應(yīng)力分布規(guī)律,以及水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)、地層力學(xué)參數(shù)和固結(jié)體幾何參數(shù)對射孔段水泥環(huán)各應(yīng)力的影響,從而評價了針對射孔段水泥環(huán)結(jié)構(gòu)完整性的水泥環(huán)力學(xué)參數(shù)優(yōu)選問題,為合理制定保障射孔段水泥環(huán)結(jié)構(gòu)完整性措施提供了方法和手段。研究結(jié)果表明:帶射孔孔洞的水泥環(huán)在孔眼周圍存在明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,并且最大等效應(yīng)力出現(xiàn)在射孔孔眼上;射孔密度和射孔相位角對水泥環(huán)孔周應(yīng)力影響較大,射孔孔深和孔徑對其影響不是很大;水泥環(huán)彈性模量對射孔段水泥環(huán)應(yīng)力影響較大,隨著水泥環(huán)彈性模量的增加,其Mises應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力均逐漸增大。故在保證油氣井井體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下,為了進一步的提高油氣井產(chǎn)能時,應(yīng)該選擇16孔/m,90°相位角的方式射孔,且不應(yīng)選擇過大彈性模量的水泥固井。
【圖文】：

載壓力和抵抗變形的功能[15]。由于水泥易遭到破壞的，而在射孔完井之后，帶壞。因此想要建立射孔段水泥環(huán)的力學(xué)環(huán)的力學(xué)性質(zhì)、承載能力和破壞形式。系和三軸應(yīng)力作用下水泥石的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)要考慮的水泥環(huán)的本構(gòu)方程。環(huán)的本構(gòu)關(guān)系石具有明顯的脆性破壞特征，加載過程。如圖 2.1 所示。應(yīng)力條件下，水泥石的本構(gòu)關(guān)系可以用 E應(yīng)變；E 為彈性模量。

圖 2.2 三軸應(yīng)力條件下水泥石應(yīng)應(yīng)變曲線應(yīng)變關(guān)系（本構(gòu)方程）可采用分段函數(shù) eAeseEE 0 性變形階段的彈性模量，由低載荷直線性模量，是應(yīng)力、應(yīng)變的函數(shù)； 為水泥石屈服強度及其應(yīng)變量；s 、s 分別總應(yīng)變量。塑性變形部分具有非線性性 所示。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE256

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2667098