射孔侵彻过程固井水泥环损伤影响因素分析

作者：揭志军; 韩耀图; 唐英才; 朱秀星; 徐涛

来源：石油矿场机械, 2019, 48(06): 15-20.

• 水泥环
• 射孔
• 损伤
• 正交试验

射孔是连通油层与井筒的主要手段之一,射孔起爆产生的聚能射流在侵彻过程中会破坏水泥环的完整性,影响油井安全。为了分析射孔过程水泥环的损伤程度及其影响因素,建立了水泥环损伤分析数值模型。采用ALE算法描述射孔弹药型罩,模拟高速金属射流的非线性大变形;采用Lagrange算法描述套管-水泥环-地层,模拟动态冲击载荷作用下水泥环的力学响应;获得了评价水泥环损伤程度的塑性应变等关键数据。通过室内物理试验,验证了模型的有效性,并在此基础上,基于正交试验方法设计数值模拟方案,定量分析了水泥环损伤的影响因素及其影响规律。研究结果表明,水泥环材料参数及射孔弹装药量是影响水泥环损伤程度的主控因素,水泥环强度影响权重最大,水泥环厚度与射孔弹装药量次之;聚能射孔侵彻过程中,水泥环表现出明显的脆性特征,随着影响参数的变化,损伤程度非线性变化。研究结果对合理选择射孔参数,完善水泥环抗损措施具有一定参考。

• 单位
  中国石油大学（华东）; 中海油田服务股份有限公司