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申请/专利权人：重庆科技大学

摘要：本发明涉及油气井井筒完整性与安全技术领域，具体涉及一种压裂井水泥环径向开裂、裂纹扩展贯通风险评价调控方法，基于套管‑水泥环‑地层组合体热固耦合理论模型和厚壁圆筒理论获取压裂时无裂纹水泥环切向应力分布，采用最大拉应力准则判断压裂时水泥环是否发生径向初始开裂并计算初始开裂长度；基于权函数法计算压裂时水泥环径向初始裂纹尖端应力强度因子，采用断裂力学准则判断水泥环是否会发生径向裂纹扩展贯通，采用防止水泥环径向开裂和控制裂纹扩展双标准调控水泥环性能参数，快速评价压裂井水泥环径向开裂及裂纹扩展贯通风险并提出有效调控方法。快速经济评价风险并提供有效控制方法，可靠性高。

主权项：1.一种压裂井水泥环径向开裂、裂纹扩展贯通风险评价调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取压裂时水泥环-套管界面和水泥环-地层界面压力pc1、pc2，包括：基于水泥环-套管界面和水泥环-地层界面径向位移连续性条件，建立套管-水泥环-地层组合体热固耦合理论模型，采用公式1～2计算获取压裂时水泥环-套管界面和水泥环-地层界面压力pc1、pc2； 式中：pc1为套管-水泥环界面压力，MPa；pc2为水泥环-地层界面压力，MPa；Δpi为压裂时套管内压增加值，MPa；△T为压裂时井筒温度变化值，℃；ri为套管内半径，mm；r1为套管外半径和水泥环内半径，mm；r2为水泥环外半径和地层内半径，mm；ro为地层外半径，mm；Es，Ec，Ef分别为套管、水泥环和地层弹性模量，MPa；νs，νc，νf分别为套管、水泥环和地层泊松比，无量纲；αs，αc，αf分别为套管、水泥环和地层线膨胀系数，1℃；S2、获取压裂时无裂纹水泥环切向应力分布曲线σθx；S3、基于最大拉应力准则判断压裂时水泥环是否发生径向初始开裂并计算初始开裂长度a；S4、当0＜a＜t时，基于权函数法计算获取压裂时水泥环径向初始裂纹尖端应力强度因子KIa，包括：采用公式5～17计算压裂时水泥环径向初始裂纹尖端应力强度因子KIa； F＝A1+A2a12+A3a6 w＝r2r110 式中，KI为水泥环径向初始裂纹尖端应力强度因子，N·mm-32；A1、A2、A3、F、G、I1、I2、I3为中间函数；S5、比较KIa与水泥环断裂韧性KIc，若满足KIa≥KIc，判定水泥环将发生径向裂纹扩展贯通；S6、更换水泥浆体系，改善水泥环抗拉强度σct和断裂韧性KIc，重复步骤S1-S5，直到满足σθx＜0.9σct或KIa＜0.9KIc。

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