水泥浆候凝期间套管串力学分析及应用

摘要

在固井工程中,水泥浆胶凝过程中会发生各种复杂的物理化学变化,体系逐渐形成空间网架结构,浆液与套管壁和井壁形成一定强度的连接,并随之出现失重。水泥浆结构的变化对套管的应力有很大影响。本文选取从井口到井底的整体套管串为研究对象,结合水泥浆候凝过程中体系的复杂变化,推导出在候凝过程中水泥浆对套管串作用力的计算公式,采用有限元方法,构造间隙元来模拟套管与井壁的随机接触状态,建立了套管串在水泥浆候凝过程的力学分析方法。基于上述理论方法,对大庆地区徐深44井进行了计算,得出徐深44井套管井口载荷随候凝时间的变化曲线。利用TS3828型动态电子应变仪对徐深44井的套管井口应变进行测试,将测得的应变值转换成轴向力,并绘制出套管井口载荷随候凝时间的变化曲线。把现场测试与理论计算结果进行对比,理论计算值与实测值符合率为98%,由此可验证采用该方法来预测在水泥浆候凝过程中套管受力状态是正确的,能够很好的指导固井施工设计。