[發明專利]一種改善套管重合段水泥環密封性的方法

在審

• 申請號: 202010776968.9
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN114059957A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 范明濤;徐泓;李社坤;周戰云;馬小龍;李艷
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化中原石油工程有限公司;中石化中原石油工程有限公司固井公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張子寬

1.一種改善套管重合段水泥環密封性的方法，其特征在于，在油層套管外設置隔熱層和剛性套，形成由內之外依次布置有所述油層套管、所述隔熱層、所述剛性套、內層水泥環、技術套管、外層水泥環和地層的固井結構，所述內層水泥環與所述剛性套之間的膠結面為第一界面，所述隔熱層用于阻隔井底瞬態溫降由所述油層套管傳遞至所述剛性套，減小所述剛性套與所述內層水泥環之間因熱力變形產生的間隙。

2.根據權利要求1所述的改善套管重合段水泥環密封性的方法，其特征在于，所述固井結構的設計方法包括：

S100、建立包含油層套管、隔熱層、剛性套、內層水泥環、技術套管、外層水泥環和地層的第一有限元分析模型；

S200、在溫度載荷作用下，對所述第一有限元分析模型中的與所述剛性套和所述內層水泥環之間膠結單元受力特性相關的參數進行分析；

S300、計算獲得滿足井筒內瞬態溫降作用下保持所述剛性套和所述內層水泥環之間膠結單元完整性的所述隔熱層、所述剛性套以及所述內層水泥環的參數范圍。

3.根據權利要求2所述的改善套管重合段水泥環密封性的方法，其特征在于，在所述步驟S200中，在溫度載荷作用的同時，還包括在所述剛性套與所述內層水泥環之間施加流體載荷，對所述第一有限元分析模型中的與所述剛性套和所述內層水泥環之間膠結單元受力特性相關的參數進行分析；

之后，所述步驟S300為計算獲得滿足井筒內瞬態溫降以及第一界面流體竄流作用下保持所述剛性套和所述內層水泥環之間膠結單元完整性的所述隔熱層、所述剛性套以及所述內層水泥環的參數范圍。

4.根據權利要求3所述的改善套管重合段水泥環密封性的方法，其特征在于，所述步驟S200中的在溫度載荷作用下以及在所述剛性套與所述內層水泥環之間施加流體載荷下，對所述第一有限元分析模型中的與所述剛性套和所述內層水泥環之間膠結單元受力特性相關的參數進行分析，具體包括：

S201、設置所述剛性套與所述內層水泥環之間膠結單元的破壞失效準則；

S202、在所述第一有限元分析模型中對所述油層套管的內壁施加溫度載荷和壓力載荷，分析井筒內溫度和壓力耦合作用下所述剛性套、所述隔熱層以及內層水泥環的參數對所述剛性套與所述內層水泥環之間膠結單元完整性的第一影響規律；

S203、在所述第一有限元分析模型中停止對所述油層套管的內壁施加壓力載荷，分析所述剛性套與所述內層水泥環之間膠結單元在溫度載荷作用下的應力狀態變化規律；

S204、在所述第一有限元分析模型中對所述剛性套與所述內層水泥環之間施加流體載荷，分析所述剛性套、所述隔熱層以及所述內層水泥環的參數對所述剛性套與所述內層水泥環之間膠結面完整性的第二影響規律；

之后，所述步驟300具體為：依據所述破壞失效準則、所述第一影響規律、所述應力狀態變化規律和所述第二影響規律，對不同參數的所述剛性套、所述隔熱層以及所述內層水泥環在所述第一有限元分析模型中進行計算，得到同時對應所述破壞失效準則、所述第一影響規律、所述應力狀態變化規律和所述第二影響規律的所述隔熱層、所述剛性套以及所述內層水泥環的參數范圍。