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！

摘要：本发明属于石油工程固井领域，提出了一种评价固井水泥环在压裂工况下层间封隔的方法，包括如下步骤：步骤1，获取井身结构、套管‑水泥环‑地层力学性能和井筒工况参数；步骤2，建立水泥环力学完整性和界面密封评价的模型，并将井身结构、套管‑水泥环‑地层力学性能和井筒工况参数，代入至模型中求解；步骤3，根据步骤2中模型的求解结果，评判水泥环失效形式并分析其是否发生层间封隔失效。本发明建立了水泥环力学完整性模型；能够避免屈服分析结果偏保守的问题；能评价水泥环拉伸、压缩强度失效和塑性屈服导致的层间封隔失效；建立了界面密封评价模型，可用于分析压裂工况下水泥环界面密封能力及界面裂缝扩展长度、方向。

主权项：1.一种评价固井水泥环在压裂工况下层间封隔的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取井身结构、套管-水泥环-地层力学性能和井筒工况参数；井身结构参数包括：套管、水泥环和地层尺寸，其中，地层尺寸为10倍井眼尺寸；套管-水泥环-地层力学性能包括：套管、水泥环和地层的杨氏模量、泊松比、剪切模量和胶结强度；井筒工况参数包括：候凝阶段井筒内压力、地层压力、压裂施工载荷、时间、压裂液稠度系数和流态指数；步骤2，建立水泥环力学完整性和界面密封评价的模型，并将井身结构、套管-水泥环-地层力学性能和井筒工况参数，代入至模型中求解；水泥环力学完整性模型为弹塑性模型，以计算压裂过程中的水泥环应力分布及弹塑性状态，其计算方式为：固井水泥环压裂过程中水泥环的应力状态和位移是压裂载荷引起的应力和位移变化在初始状态上的叠加，初始状态包含初始应力和初始位移，初始位移是指水泥浆灌入环空后，在凝结过程中的位移变化，此时，套管内壁和地层外壁将承受环空水泥浆的浆柱压力，则套管和水泥环的内外壁位移表示为：套管内外壁位移： 地层内外壁位移： 将套管外壁和地层内壁位移量与原水泥环半径相加即可得到水泥环初始尺寸： 式中，-候凝时的套管内壁位移量，m；-候凝时的套管外壁位移量，m；-候凝时的地层内壁位移量，m；-候凝时的地层外壁位移量，m；vs-套管泊松比；Es-套管杨氏模量，Pa；vf-地层泊松比；Ef-地层杨氏模量，Pa；ri-套管内壁的半径，m；r1-套管外壁的半径、水泥环内壁的半径，m；r2-水泥环外壁的半径、地层内壁的半径，m；ro-地层外壁的半径，m；pi-套管内压，Pa；po-地层孔隙压力，Pa；pc——候凝期间的环空浆柱压力，Pa；-水泥环候凝时的内半径尺寸，m；-水泥环候凝时的外半径尺寸，m；在求得水泥环初始尺寸后，可根据拉梅公式得到候凝结束时的水泥环初始应力： 式中，σθ-水泥环周向应力，Pa；σr-水泥环径向应力，Pa；Ri-厚壁圆筒内半径，m；Ro-厚壁圆筒外半径，m；R-厚壁圆筒内任一点半径，m；Pi-厚壁圆筒内壁压力，m；Po-厚壁圆筒外壁压力，m；步骤3，根据步骤2中模型的求解结果，评判水泥环失效形式并分析其是否发生层间封隔失效；评判水泥环失效形式并分析其是否发生层间封隔失效的方式如下：若水泥环发生强度破坏和拉伸失效，说明水泥环将因自身强度不能满足压裂载荷要求而引发层间封隔失效；若水泥环发生了塑性屈服，且在套管内压卸载阶段，水泥环界面产生拉应力并大于界面胶结强度，说明水泥环将产生界面微环隙并引发层间封隔失效；若产生了沿界面扩展的裂缝，且裂缝扩展长度大于压裂段的段间距，说明水泥环将因界面密封被破坏而引发层间封隔失效；若界面裂缝发生曲折扩展，且曲折扩展方向指向水泥环，说明水泥环将发生层间封隔失效。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南石油大学 一种评价固井水泥环在压裂工况下层间封隔的方法