文章标题：交变热载荷下水泥环界面胶结损伤行为研究

文章作者：陈浩东1,2　罗鸣1,2　肖平1,2　罗铸1,2　周念涛3　林元华3
关 键 字：交变热载荷;水泥环;界面胶结性能;界面脱离;微环隙
文章摘要：

因温度、压力变化，海上高温高压井完整性失效事件频发,引发环空带压和井口抬升等问题。基于某高温高压典型井身结构,研制了全尺寸“生产套管—水泥环—技术套管”组合体实验装置,开展了3种不同交变热载荷作用下水泥环界面胶结完整性测试,对比了小尺寸和全尺寸实物实验测试结果差异,明确了交变热载荷作用下水泥环界面胶结衰退行为及机理。结果表明:高温和交变热载荷对水泥环界面胶结性能具有显著的负面影响,失效程度随温度和交变次数的增加而增加。水泥环界面胶结失效之前,交变热载荷作用主要破坏套管与水泥环界面之间的化学粘结作用直至套管—水泥环界面脱离,产生微环隙;微环隙的产生和拓展是导致界面摩擦力降低的主要原因。小尺寸实物实验测试结果与全尺寸实物实验测试结果存在一定差异性,难以准确描述真实工况下的水泥环界面力学性能。研究结果可为高温高压井固井水泥浆设计、井筒完整性管理及井口抬升预测和管理提供依据和参考。