买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉西南石油大学申请的专利一种温-压交变作用下油气井水泥环系统完整性数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119475889B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411545525.3，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种温-压交变作用下油气井水泥环系统完整性数值模拟方法是由邓宽海;罗开怀;王尚卫;彭潆锋;衣德强;罗有刚;林元华设计研发完成，并于2024-11-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种温-压交变作用下油气井水泥环系统完整性数值模拟方法在说明书摘要公布了：一种温‑压交变作用下油气井水泥环系统完整性数值模拟方法，其特征在于，该有限元模拟方法在弹塑性理论、塑性损伤理论的基础上，使用了扩展有限元法XFEM、混凝土损伤塑性模型理论、Cohesive单元法和双线性牵引分离准则，不仅可模拟温‑压交变作用下水泥环‑套管界面的失效过程并表征界面失效的力学行为，而且可模拟水泥环本体的失效过程并表征本体失效的力学行为，综合分析油气井水泥环系统完整性的失效行为，实现温‑压交变作用下套管‑水泥环‑套管组合体系统完整性的真实评价、预测、诊断，有助于优化水泥浆体系、提高固井质量、预防水泥环完整性失效。本发明适用于石油与天然气钻采工程技术领域。

本发明授权一种温-压交变作用下油气井水泥环系统完整性数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种温-压交变作用下油气井水泥环系统完整性数值模拟方法，其特征在于，所述的温-压交变作用下油气井水泥环系统完整性数值模拟方法主要包括以下步骤： 步骤一：制备用于开展“套管-水泥环-套管”力学性能测试实验样品：采用现场水泥浆体系，在常温常压养护条件下制备“套管-水泥环-套管”组合体，并开展“套管-水泥环-套管”组合体力学性能测试实验，得到水泥环-套管界面胶结强度tn； 步骤二：制备用于开展水泥石力学性能测试实验样品：采用现场水泥浆体系，在常温常压养护条件下制备标准水泥石试样直径25mm，高度50mm； 步骤三：测试水泥石力学性能：1按照《工程岩体试验方法标准》GBT50266-2013，测定水泥石的单轴压缩拉伸、三轴压缩应力-应变曲线；2计算得到水泥石单轴抗压拉强度和三轴抗压强度、弹性模量E0、泊松比μ0；3基于应力-应变曲线，分别采用水泥石受压非弹性应变计算公式1和受拉开裂应变公式2计算受压非弹性应变受拉开裂应变 式中，为受压非弹性应变；σc、εc为GB50010—2012中的压应力和压应变；为初始弹性模量对应的弹性压应变；为受压状态下的塑性应变； 式中，为受拉开裂应变；σt、εt为GB50010—2012中的拉应力和拉应变；为初始弹性模量对应的弹性拉应变；为受拉状态下的塑性应变； 步骤四：基于步骤三所得的受压非弹性应变和受拉开裂应变分别采用受压损伤因子计算公式3和受拉损伤因子计算公式4计算受压损伤因子dc、受拉损伤因子dt； 式中，σc、εc分别为GB50010—2012中的压应力和压应变；为受压非弹性应变；为受压状态下的塑性应变； 式中，σt、εt分别为GB50010—2012中的拉应力和拉应变；为受拉开裂应变；为受拉状态下的塑性应变； 步骤五：基于弹塑性理论、塑性损伤理论，利用ABAQUS有限元软件建立“套管-水泥环-套管”组合体三维力学模型一和模型二，模型一和模型二分别用于开展水泥环本体完整性失效模拟分析和水泥环-套管界面完整性失效模拟分析； 步骤六：采用C3D8R单元，即使用减缩积分的八结点线性六面体单元，扫掠划分模型网格，并通过局部加密布种的方式细化水泥环部分； 步骤七：定义边界条件及载荷，技术套管外边界施加全固定约束，生产套管内壁施加均匀的交变载荷； 步骤八：输入套管材料应力-应变本构关系，定义套管材料力学属性； 步骤九：基于步骤五所建立的模型一，定义水泥环的塑性损伤模型参数、弹性模量和泊松比，采用扩展有限元法和混凝土损伤塑性模型研究水泥环本体的裂纹起裂和裂纹扩展过程； 步骤十：采用基于能量及线性软化的Maxpe损伤模式控制水泥环本体损伤演化规律，裂纹任意节点位移ux采用逼近公式5计算； 式中，ui是节点位移；aj、bkl是节点加强变量；Ni、Nj、Nk是节点形函数；I是离散域中所有节点的集合；J是裂纹完全贯穿单元节点的集合； 步骤十一：基于步骤五所建立的模型二，在水泥环-套管界面添加COH3D8单元类型的Cohesive单元层，定义Cohesive层力学属性，包括界面胶结强度； 步骤十二：选用最大名义应力准则控制Cohesive单元初始损伤，选用B-K断裂准则控制Cohesive单元损伤演化过程； 步骤十三：采用最大名义应力准则、B-K断裂准则和基于能量及线性软化的Maxs损伤模式控制界面损伤演化及微环隙形成机理； 步骤十四：采用受压损伤值DAMAGEC和受拉损伤值DAMAGET表征水泥环本体受压损伤程度和受拉损伤程度，DAMAGEC和DAMAGET间于0到1之间，如果DAMAGEC或DAMAGET＝0，则水泥环本体并未出现受压或受拉损伤，如果DAMAGEC或DAMAGET＞0，且接近1，则水泥环本体达到受压或受拉损伤极限；采用STATUSXFEM状态值，即xfem单元的状态，表征水泥环裂纹起裂、扩展过程，STATUSXFEM状态值间于0到1之间，如果STATUSXFEM＝0，则水泥环完整，没有裂纹，如果0＜STATUSXFEM＜1，则水泥环部分起裂及扩展过程，如果STATUSXFEM＝1，则水泥环完全开裂； 步骤十五：采用SDEG状态值，即刚度下降率，表征水泥环-套管界面损伤萌生和产生微环隙过程，如果SDEG＝0，则界面完整，如果0＜SDEG＜1，则界面没有产生微环隙但萌生损伤，如果SDEG＝1并发生单元删除，则界面产生微环隙； 步骤十六：对两个模型施加载荷，得到水泥环起裂的最小载荷峰值与水泥环-套管界面发生剥离的最小载荷峰值，根据最小载荷值峰值的大小判断“套管-水泥环-套管”力学模型首先发生失效的类型，如果先发生水泥环本体完整性失效，则进行步骤十七，如果先发生水泥环-套管界面完整性失效，则进行步骤十八； 步骤十七：基于步骤八中的模型一，利用表形式幅值函数，分别加载不同峰值和不同循环次数的载荷，保持载荷循环次数相同，得到水泥环裂纹起裂对应的最小载荷峰值，保持载荷峰值相同，得到水泥环裂纹起裂对应的最小载荷交变次数，并记录随着载荷峰值增大、循环次数增多，水泥环裂纹的扩展过程，停止计算； 步骤十八：基于步骤九中的模型二，利用表形式幅值函数，分别加载不同峰值和不同循环次数的载荷，保持载荷循环次数相同，得到水泥环-套管界面损伤萌生和产生微环隙的最小载荷峰值，保持载荷峰值相同，得到水泥环-套管界面损伤萌生和产生微环隙的最小循环次数，并记录随着载荷峰值增大、循环次数增多，水泥环-套管界面微环隙的扩展过程，停止计算； 步骤十九：通过实验测定水泥环本体失效和水泥环-套管界面失效的环境载荷：对套管-水泥环-套管组合体内部施加交变温度压力载荷，分别记录不同载荷下水泥环本体完整性失效所需要的最小循环次数以及界面完整性失效所需要的最小循环次数，并记录随着载荷增大、循环次数增多，水泥环裂纹的扩展过程与微环隙发展过程； 步骤二十：将有限元模拟结果与实验结果对比，验证完善“套管-水泥环-套管”组合体三维力学模型。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人西南石油大学，其通讯地址为：610500 四川省成都市新都区新都大道8号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

以上内容由龙图腾AI智能生成。