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循环应力作用下水泥环密封性实验研究

刘仍光 张林海 陶谦 周仕明 丁士东

刘仍光, 张林海, 陶谦, 周仕明, 丁士东. 循环应力作用下水泥环密封性实验研究[J]. 钻井液与完井液, 2016, 33(4): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2016.04.015
引用本文: 刘仍光, 张林海, 陶谦, 周仕明, 丁士东. 循环应力作用下水泥环密封性实验研究[J]. 钻井液与完井液, 2016, 33(4): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2016.04.015
LIU Rengguang, ZHANG Linhai, TAO Qian, ZHOU Shiming, DING Shidong. Experimental Study on Airtightness of Cement Sheath Under Alternating Stress[J]. DRILLING FLUID & COMPLETION FLUID, 2016, 33(4): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2016.04.015
Citation: LIU Rengguang, ZHANG Linhai, TAO Qian, ZHOU Shiming, DING Shidong. Experimental Study on Airtightness of Cement Sheath Under Alternating Stress[J]. DRILLING FLUID & COMPLETION FLUID, 2016, 33(4): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2016.04.015

循环应力作用下水泥环密封性实验研究

doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2016.04.015
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目(51374218);中国博士后科学基金资助项目(2015M571228)。

详细信息
    作者简介:

    刘仍光,博士,现在主要从事油井水泥浆性能与水泥环密封性等研究.电话18911027279;E-mail:jiangonglrg@163.com.

    通讯作者:

    丁士东,教授级高级工程师.E-mail:dingsd.sripe@sinopec.com.

  • 中图分类号: TE256.9

Experimental Study on Airtightness of Cement Sheath Under Alternating Stress

  • 摘要: 利用自主研发的水泥环密封性实验装置研究了套管内加卸压循环作用下水泥环的密封性,根据实验结果得出了循环应力作用下水泥环密封性失效的机理。实验结果显示,在较低套管内压循环作用下,水泥环保持密封性所能承受的应力循环次数较多;在较高循环应力作用下,水泥环密封性失效时循环次数较少。表明在套管内较低压力作用下,水泥环所受的应力较低,应力水平处于弹性状态,在加卸载的循环作用下,水泥环可随之弹性变形和弹性恢复;在较高应力作用下,水泥环内部固有的微裂纹和缺陷逐渐扩展和连通,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;随着应力循环次数的增加,塑性变形也不断地累积。循环压力卸载时,套管弹性回缩而水泥环塑性变形不可完全恢复,2者在界面处的变形不协调而引起拉应力。当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,导致水泥环密封性失效,水泥环发生循环应力作用的低周期密封性疲劳破坏。套管内压力越大,水泥环中产生的应力水平越高,产生的塑性变形越大,每次卸载时产生的残余应变和界面处拉应力也越大,因此引起密封性失效的应力循环次数越少。

     

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  • 收稿日期:  2016-04-08
  • 刊出日期:  2016-07-31

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