盐穴储气库运行对水泥环结构完整性的影响研究
[Abstract]:The wellbore of gas storage is affected by the limit pressure and alternating pressure during operation. The high pressure and frequent cycle will cause the wellbore integrity failure. However, there is little research on cement ring at home and abroad. And most of the models established are two-dimensional models. On the basis of elastoplastic mechanics, according to the rock mechanical properties of gas storage reservoir and the material data of cement ring, a three-dimensional multi-formation wellbore model is established in this paper. The ABAQUS software is used to analyze the cement-ring wellbore under the limit pressure. The stress of cement ring under different working conditions and the separation and fatigue of cement ring cementing surface under alternating pressure. Under the ideal condition the cement slurry with low elastic modulus and high Poisson ratio should be used instead of increasing the thickness of cement ring. This is mainly because the stress of cement ring increases gradually with the increase of elastic modulus and the decrease of Poisson's ratio, but with the increase of cement ring thickness, the stress of cement ring increases by less. Cement ring will not occur strength damage. Under the condition of low ellipticity, low casing eccentricity and low cement sheath missing, the stress of cement sheath is close to the ideal condition, but in the case of higher ellipticity, casing eccentricity and missing cement sheath, The stress of cement ring is far greater than that of ideal condition, and the overall inhomogeneity of cement ring becomes larger. At the same time, when the casing eccentricity is high and the cement ring is missing, the strength of cement ring will be destroyed at the eccentricity and near the missing area. Under ideal conditions, the first and second interfaces of the cement ring remain in close contact regardless of the change of elastic modulus, Poisson's ratio, thickness, and the ellipticity of the cement ring does not cause contact failure in the non-ideal state. The first and second interfaces of the cement ring are always in contact with each other. However, under the condition of large cement sheath missing and casing eccentricity, the overall inhomogeneity of cement sheath increases, the interface of cement sheath begins to separate, and the time of separation begins to advance gradually. Therefore, high eccentricity and lack of cement ring may lead to gas leakage from an interface in non-ideal state. Through fatigue analysis, the fatigue times of cement ring are far more than 50 times under ideal and non-ideal conditions, which can meet the requirements of 50 years operation of salt cavern gas storage. Through the above analysis, it is concluded that the cement slurry system with low elastic modulus and high Poisson ratio is more suitable for the requirement of gas storage, and at the same time, keeping the sidewall stable and casing in the middle can ensure the stable operation of the gas storage in the later stage.
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE972
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,本文编号:2285460
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