新疆石油天然气 ›› 2023, Vol. 19 ›› Issue (4): 69-74.DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.009
老井封堵段水泥塞-地层界面剥离失效数值模拟
1.中国石油集团工程技术研究院有限公司,北京昌平 102206;
2.油气钻完井技术国家工程研究中心,北京昌平 102206;
3.常州大学石油与天然气工程学院,江苏常州 213000。
Numerical Simulation for Peeling Failure of Cement Plug-Formation Interface in Plugged Section of Old Wells
1. CNPC Research Institute of Engineering Technology Co.,Ltd.,Changping 102206,Beijing,China;
2. National Engineering Research Center for Oil & Gas Drilling and Completion Technology,Changping 102206,Beijing,China;
3. College of Petroleum and Natural Gas Engineering,Changzhou University,Changzhou 213000,Jiangsu,China.
摘要:
受限于套管直径小、套管连接螺纹不具备气密封性等因素,老井无法直接转为储气库注采气井,因此老井井筒必须进行封堵改造,并保障封堵的有效性。以河南叶县储气库某老井为例,根据地层岩性、井径情况,确定了老井段铣封堵层位,建立了基于内聚力模型单元(Cohesive)方法的盐穴储气库段铣封堵老井水泥塞-地层系统三维有限元模型,明确了储气库定压条件下水泥塞-地层界面剥离失效规律,得到了界面的极限剥离长度。研究表明:对于无射孔段老井,为防止天然气在纵向、横向上的泄漏,需要在盖层段和盐层段分别建立水泥塞屏障体;储气库压力恒定20 MPa条件下,水泥塞底部受压后会发生一定程度微小形变,致使水泥塞-地层胶结界面产生剪切方向变形,累计到一定程度后即发生剥离;随着模拟时间增加,剥离段长度逐渐增加并趋于稳定,极限剥离失效长度为18.4 m;水泥塞-地层界面剥离失效长度随水泥塞弹性模量的增大而降低,建议使用高弹模水泥浆体系进行井筒封堵作业。研究结果有助于判断现场老井段铣封堵长度是否足够,为保障储气库长久安全运行提供理论指导。
中图分类号: