环空压力对高温高压井固井二界面接触应力变化的影响

Effect of Annulus Pressure on Change of Contact Stress at the Two Interfaces of Cementing in High Temperature and High Pressure Wells

黄鹏 杨焕强 黄志强 曲路路 吴江

HUANG Peng YANG Huanqiang HUANG Zhiqiang QU Lulu WU Jiang

针对高温高压井水泥浆固化过程中环空压力变化可能引起水泥环密封失效的问题，基于全尺寸高温高压水泥环应力传递实验装置，根据厚壁圆筒理论，提出了一种测量井下高温、高压条件下水泥环二界面接触应力的实验方法，开展了不同环空压力养护和不同环空压力变化对固井二界面接触应力的影响实验。实验结果表明：其他条件不变，在养护时间168ｈ，随着养护时环空压力越大，最终水泥浆凝固后固井二界面的接触应力越大，最大为 21；针对五组养护好的试件，环空压力从12 MPa卸载，随着环空压力卸载的越多，水泥环两界面的接触应力就越大，当环空压力从 12直接降到 0时，水泥环第一界面处接触应力达到最大22.7 ，水泥环第二界面处接触应力达到最大21.84，此时水泥环两界面处径向应力也都达到了最大。该研究结果可以现场指导用多大的环空压力对注水泥固井过程中来的油井水泥环进行养护，以及开发后期要避免环空压力的较大的变化引起水泥环密封失效问题。