煤层气压裂条件下水泥环力学分析研究

摘要

针对煤层气压裂条件下压裂液易沿着水泥环上窜的问题,研究利用室内压裂试验和有限元模拟来分析该类问题.利用自主研发的真三轴模拟试验装置进行了室内压裂试验,对压裂后的岩样进行切割和工业CT扫描.分析水泥环压裂后的破坏规律,利用ABAQUS有限元软件模拟分析水泥环应力特点.试验结果表明,压裂时水泥环的破坏方式包括切向拉伸破坏和应力集中破坏w,产生的纵向裂缝是引起管外窜流的直接原因.模拟结果表明,压裂时水泥环在最大水平地应力的方向上周向应力最小,最容易发生拉伸破坏,且第一界面比第二界面更容易发生破坏.同时提出了压裂条件下水泥环保护的措施.