一界面存在微间隙的热采井井筒热应力分析
稠油热采井口装置的热应力分析
２２ 施 加载 荷 ．
施加 载荷 包括分 析有关 的边界 温度分 布 ， 空气 和
水蒸 汽 的对流 系数 。 就是 指定分 析 的边界条 件 。 也
２３ 求 解 及 结 果 后 处 理 －
Ａ ｓｓ 求解 结 果 放人 ．ｈ文件 中 ，进 行 热结 ｎｙ 将 ｒ ｔ
软件 的 Ｐ Ｓ １进行 结果 的显示 和处 理 ，可 分别 通过 ＯＴ
首先 要 对采 油 树 主要 承压 部 件 大 四通 进行 热 分
析 。热 分析是 热一 结构耦 合分 析 的基础 ， 目的是用 于
①作 者简介 ： 高级工程 师，９ ４ ０ １９ —７毕业 于天津大学机械 系
稠 油 热采 井 口装置 的热 应 力分析
浅层稠 油抽 油井采 油树在 高温 状态 下 ， 材料 的塑
性指标 随温 度升 高而增 大 ， 度指 标 随温度 升高 而下 强
较大 ， 采用 的方 式 是将 ＰｏＥ建 立 的三 维实 体几 何模 ｒ／ 型 转化 为 Ｉｓ ｇ 通用 三 维几何 模 型通 用 格式 ， 而 实 现 从
在 Ａ ｓｓ 件 中的调用 。 ｎｙ 软
・ ５・ ５
彩 色云 图 、 量 图和 列表对 结 果进行 显 示 。 矢 热一结 构耦 合 分 析 可 以采 用 直接 法 和 间接 法 两 种 方法 。 直接 法是 使用 具有 温度 和位 移 自由度 的耦 合
单元 ， 同时 得到 热分 析 和结 构应 力 分析 的结 果 。这 种
时间变 化的温度 场及 其他 热参数 。 热分 析过程 表述 为
以下 ３个 步骤 。
２１ 建 模 ．
利用 ＰｏＥ建 立 三维实 体 几何 模 型 ， 由于 Ａ ｓｓ ｒ／ ｎｙ
稠油注蒸汽热采井套管柱预应力松弛效应分析
机
械
２ ０ １ ３年
第４ ｌ 卷
第 ８ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＣＨＩ ＮＡ ＰＥ Ｆ ＲＯＬ ＥＵＭ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
●油 气 田开 发 工 程
稠 油 注蒸 汽 热 采 井套 管柱 预 应 力松 弛效 应 分 析
王 建 军 ， 韩 礼 红 闫相 祯 田志 华 栾 志 勇４
（ １ ．中国石油大 学 （ 华 东）机 电工程学 院 ２ ．中国石油集 团石 油管工程技术研 究院石油 管 工程 重 点 实验 室 ３ ．新 疆 油 田 工 程 技 术 研 究 院 ４ ．胜 利 油 田分 公 司采 油工 艺研 究 院 ）
泥 环一 地层 全 井筒平 面有 限元模 型 ，进 一步 说 明预应 力 固井技 术在 浅层 稠 油热 采 井 中的作 用 。分 析 结 果表 明，稠 油热采 井在 长 期 高 温 注 蒸 汽作 业过 程 中， 因管体 应 力松 弛现 象 而 致使 预 拉 力 失效 ；
在 高温作 用 下套 管上 施加 的预 拉力 经过 一定 时 间后 会 降低 ；提 拉 预 应 力 固井 对 浅层 稠 油热 采 井 没
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｃａ ｓ ｉ ｎｇ Ｓ ｔ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｐｒ ｅ － ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ Ｒｅ ｌ ａ ｘ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｏｉ ｌ Ｓ ｔ ｅ ａ ｍ Ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｗｅ ｌ ｌ
ｆ ｕ ｒ ｔ ｈｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ — ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ ｓ ｈ ａ ｌ ｌ ｏ ｗ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｏ ｉ ｌ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｙ ｒ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ － ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｈ ｅ ａ ｔ ｈ — ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｗｅ ｌ ｌ ｂ ｏ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ， Ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｈｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｐ ｉ ｐｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｘ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｏ ｉ ｌ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｙ ｒ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ｌ ｅ ａ ｄ ｓ ｔ ｏ ｆ ａ ｉ ｌ ｕｒ ｅ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ － － ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ・ － ｔ ｅ ｍ ｒ ｈｉ ｇ ｈ
热采井套损原因分析及对策
序号 井号
１ １ ｌ ８－ ２ ＿源自表 ２ 稠油热采井套损情 况数 据表
河 南 化 工
・
４８ ・
｝Ｅ Ａ ｛｝ ｌ ｉ ， Ｎ ） ： ＇｝、 ｌ ｛ （Ａ｝ ｌ １ ｌ Ｉ ｛ Ｓ
热 采 井套 损原 因分 析 及 对 策
于 同印 高立军 尹风利 牛 强 李保容
（ 胜利油 田胜利 采油厂 ， 山东 ， 东营 ，５ ０ ０ ２ ７０ ）
【 摘要】 稠油油井经过 多轮次 的注汽吞吐 ， 套管均 发生不 同程度的损坏 ， 本文通过对 Ｔ 我厂热采井 调研 分析 ， 找出 了注汽
２ ∞６５ ２ Ｄ ｏ ８３ ２ ∞ｇ ２ ２ ∞９ ６ ２ ∞ｇ ７
４ 锗呒
１ ２ ４ ９
３
７
Ｔ２ Ｘ ８— ７ ５
５ Ｔ ｝２ １ ８ Ｘ ３ ６ Ｔ２２ ８— ７ Ｔ ３ ３ ８ －Ｘ ２ ８ Ｔ 卜５ Ｉ ８ Ｘｌ
套接 １
油层 １
套变Ｅ聃 注汽 ｌ 套变类 套营营材 洼汽压 出 次 防 注 悍注
蛇改 型
２ Ｄ ｏ ６５ ｌ
力 嘲Ｏ
啦 玟盘 玟盘
０ Ｏ ３
鹰啦 Ｔ １０ｌ Ｉ Ｐ１Ｉ ９ ｇ
２ Ｔ ２Ｘ ８－Ｉ
油层与阱 鱼庙之间
层更为疏松 ， 固结 程度更差 ； 是在 ＇ ２区块 较高 的注汽压 二 １ ＇ ８
力 下 （ Ｉ 南 东 二 为 １ ． Ｍｐ ） 防砂 墙 更 易 被 推 入 地 层 深 Ｔ１ ６Ｏ ａ ， 处， 回采 过程 巾地 层 砂 出砂 ， 得 岩层 骨 架 更 易 遭 到 破 坏 。 使 地 下 压 力 关 系 ：ｏ＝Ｐ 盯 ｖ ｐ＋
应用有限元分析法分析热采井套管柱应力
文献标 志码
Ａ
稠 油 热 采 开 发 加 剧 了 油 井 套 管 损 坏 。为 保 护 套管 ， 降低 热 采 井 区 套 损 率 ， 钻 井 开 发 中需 研 究 在
配套 完井 工艺 ， 中对套 管 管柱 应 力 分 析 是 十分 必 其 要 的环 节 。管 体 的载 荷 及 注 蒸 汽 施 工 过 程 中 的热 胀冷 缩构 成套 管柱 上 最 危 险 的应 力 ， 中综 合 轴 向 其 应力 和综 合 环 向 应 力 均 为 压缩 应 力 。 如 果 缩 颈 产
高单元 的精 度 ， 四节 点 矩 形 单 元 的每 边 中点各 增 在
加一 个 节 点 ， 就 构 成 了八 节 点 矩 形 单 元 ， 图 ３ 这 如
所示。
８点 上 的值 为零 。所 以， 函数 Ⅳ 可 以表示 为 形
Ｎ１＝Ａ（ ） １一 ） ＋叼 ＋１ 。 １一 （ （ ）
（ ） 考 虑 套 管 与 封 隔 器 的 接 触 应 力 和 密 封 ３不
问题 ；
（） ４ 在任 意井 深处 ， 管 、 泥 环 和 地层 处 于 平 套 水
面应 变 状态 。
和 ３ 。 约 束 环 向位 移 。外 载 荷 为 ： 管 内壁施 加 ０处 套 内压 ， 始 轴 向 力 、 应 力 作 为 初 始 应 力 叠 加 到 计 初 预
断 ， 难 免引起 漏 汽漏 液 ， 该处 环境 恶化 Ｊ 也 使 。
１ 热采井套管柱 力学模 型
热采 井套 管柱 力学 分析 作如 下假设 ｊ ： （） １ 固井质量 良好 ， 管 、 泥环 和 地层 紧密 结 套 水 合在 一起 ， 形成 一个 组合 的弹性体 ； （ ） 管 、 泥 环 为 均 匀 理 想 圆 筒 ， 与 井 眼 ２套 水 且
热采井注蒸汽过程中水泥环温度预测研究
象 的组 合模 型 ， 以预测 热 采井水 泥环 温度变 化情 况 。
时 间不 宜太 长 或太短 ， 般在 ２ ５ 一 ～ ｄ为宜 。
困
套
● 圈
图 ２
套 管 一 泥 环 一地 层 耦 合 体 剖 面 示 意 图 水
ｌ
本 文 以套 管 一 泥环 一 层 三维 耦 合 体 作 为 研 水 地 究 单元 ， 合热 采井 注蒸 汽的工 艺流程 ， 过传热 学 结 通 理 论 对水泥 环 的温度 进行 理论计 算 ，基 于以下假设 推 导水 泥环 温度 分布 关系式 ： （ ） 管 、 泥环 、 １套 水 地层 各为 均质导 热体 ； （ ） 管居 中没有 偏心 ； ２套 （） ３ 套管 与水泥环 的第 一胶结面和水泥环 与地 层 的第 二胶 结 面都胶结 良好 ， 微间 隙存 在 ： 无 （ ） 隔器封 隔效 果 良好 ， ４封 能够完全 封 隔住隔 热
ｌ（ ／ ） ｎｒ ｒ ２，
＝ｎ３２ ＝ 砸ｒｒ ｌ ／） （
ｃ ＋ ， 赢 赢
（ １ ≤三 ＋ ２ Ｌ≤ ｌ ） （１ ） ４
因此 可 以得到 三层 圆筒 壁 的导热 关 系 ： Ｑ ＝
ｌ ｎ
， ～
ｌ ｎ ｌ ｎ
对公 式 （３ 和 （４ 分 析 可知 ， １ ） １） 在其 他 参数 不 变 的情况下 ７ 随着 Ａ 减小而增 大 ，增 大 １ 环 的递增 幅度 较 小 。 则Ｔ
２ 中国石 油长庆 油 田分公 司 油气工 艺研 究 院 ，西安 ７ ４ ０ ） ． １０ ０
摘
要 ： 据 稠 油 热 采 井 注蒸 汽工 艺 流 程 ， 立 套 管一 泥 环一 层 ＿ 耦 合 模 型 ： 用 传 热 学 理 论 中 的 导热 理论 与 根 建 水 地 一维 应
井筒热损失计算分析
井筒热损失计算分析摘要稠油热采中影响井筒热损失的因素很多：地层传热系数、注汽速率、井筒结构、注汽压力、井筒材质等，井筒热损失导致稠油开采综合成本增大。
本文通过对井筒传热机理分析确定井筒总传热系数，得出注汽速度、井筒总传热系数等与井筒热损失之间的关联关系。
关键词：稠油；热采；井筒热损失；井筒传热机理；井筒总传热系数1、井筒传热机理在热流体(蒸汽或热水)注入过程中，井筒中的径向热流量，即由油管柱径向井筒周围地层的热流量，就是井筒热损失量。
用于井筒热损失计算的井筒结构及径向温度分布如图1所示。
依据传热学原理，在稳定的热流状态下，井筒单元径向热流量Q S的计算公式为：L T T U r Q h s to to S ∆-=)(2π (1) 式中：S Q －井筒径向传热热流速度，kcal/h ；to r －油管外半径，m ；to U －由油管外表面至水泥环外表面间的总传热系数，kcal/(m 2.h. C)s T －蒸汽温度， ℃； h T －水泥环外壁温度， ℃； L ∆－油管柱的深度增量，m 。
在注蒸汽井筒条件下，是不稳定热流，即径向热流速度随注入时间的延长而变化。
可按Ramey 的近似公式计算：L t f Te Th Ke Q s ∆-=)()(2π (2)式中：Ke －井筒周围地层的导热系数，kcal/(m.h. ℃)；Te －原始地层温度， ℃；)(t f －Ramey 时间的函数。
通过井筒油管壁，套管壁及水泥环的热流是以热传导方式发生的，根据多层圆筒墙壁传热原理，通过每个圆筒的热流速度与圆筒壁介质中的温度梯度成正比，在井筒壁的径向系统中，径向热流速度Q S 为：L drdTrK Q hS ∆=π2 (3) 式中：h k －介质的导热系数，kcal/(m.h. ℃).在稳定条件下Q S 为常数，将（3）式利用分离变量Q S 求积分得：tito to ti tub s r r LT T rK Q ln )(2∆-=π (4)通过套管壁的Qs 为：cico co ci cas s r r LT T rK Q ln )(2∆-=π (5)通过水泥环的Q s 为：coh h co cem s r r LT T rK Q ln )(2∆-=π (6)式中：tub K －油管的导热系数，kcal/(m.h. ℃)；ti T －油管内壁温度，℃； to T －油管外壁温度，℃；cas K －套管的导热系数，kcal/(m.h. ℃)； ti r －油管内半径，m ； ci T －套管内壁温度， ℃；co T －套管外壁温度， ℃； co r －套管外半径，m ； ci r －套管内半径，m ；cem K －水泥环导热系数，kcal/(m.h. ℃)； h r －井眼半径，m 。
热采水平井套损原因分析及延寿技术
完井，水平段长度较短，因此对生产初期本文针对稠油热采水平井套损现象日的管柱分析时，可以不考虑滤砂管重力，井眼摩阻等因素的影响。
仅考虑注蒸汽和井眼弯曲对管柱应力产生的影响。
在此基础 2.1 热采水平井套管柱受力分析通过查阅P110套管在不同温度下的热应力与屈服强度值关系曲线可知：在350 ℃时，套管所受热应力的大小达到651.9 MPa，而套管的屈服强度为699.8 MPa。
我厂稠油开发源于2004年，经过十多的开采，近几年产油稳定在17万吨左截止目前，全厂共有稠油热采井182，水平井76口。
随着比例逐年增加，由最初的5.19%增至可见稠油发挥的作用越来越重要。
图1 P110套管不同温度下热应力与套管屈服强度因此，开展热采井例分析：胜3-热平14井。
（1）结合单井钻井情况，对不同井段1 热采水平井套损现状套管所受的弯曲应力进行计算。
从数据可目前，全厂共有热采水平井76口，其见，套管在井深1735 m~1754 m之间弯曲应，比例17.1%。
通过统计对比力较大，达到78.82 MPa。
（2）当注汽时，套管受弯曲应力和热（1）13口套损井均为精密滤砂管完应力的叠加作用。
P110套管在350 ℃时受到错断为主，比例达的热应力为651.9 MPa，与弯曲应力叠加后，在井段（1735 m~1754 m）套管最大受（2）套损位置集中在水平段（精密滤力达到730.72 MPa，大于P110套管的350 ℃屈服强度699.88 MPa。
（3）套损井注汽轮次普遍偏低。
对套损井的注汽情况进行统计发现，平，且个别水平井未经可见，注汽表1 胜3-热平14井套管柱受力分析统计表（4）套损井日常产液量对筛管冲蚀较现场情况如下所示。
该井经一轮注套损水平井平均最大日液量在40方左汽，生产906天后供液不足。
上作业后经铅印印证，在水平段1740 m处精密滤砂管断。
mm、10~12孔），此流量下通过孔的参照受力分析表该处叠加应力达到719.15 m/s。
湿蒸汽沿注汽井井筒的压降和传热规律分析
湿蒸汽沿注汽井井筒的压降和传热规律分析摘要：在湿蒸汽热采过程中，精确地预测注蒸汽井井筒内蒸汽压力，温度，和干度等参数的变化，对整个生产过程都相当重要。
本文根据传热和两相流动原理，建立了井筒注蒸汽的数学模型，把井筒热传递可合理地分解成井筒内稳态传热和地层内非稳态导热两部分，并选择B-B法求解摩阻压降，用Ramey方法计算井筒内湿蒸汽的传热量。
关键词：井筒压降传热计算湿蒸汽一、前言1.研究的目的和意义在注蒸汽热力采油中，井筒热损失的大小直接影响到注入井底的是饱和蒸汽还是水，或者影响到注入井底的湿饱和蒸汽的干度，从而决定着热采效果的好坏。
蒸汽干度是影响蒸汽吞吐开采效果的主要因素。
在总的蒸汽量相同的条件下，蒸汽干度越高，回采期原油峰值产量越大。
在现场操作中尽可能保证注入蒸汽的干度较高。
原因主要是：在相同注入汽量下，蒸汽干度越高，加热油藏的体积越大；由湿饱和蒸汽性质知，在相同压力下，干度越高，比容越大，这种影响在高压油藏比较明显。
同时，井筒热损失的大小与油藏吸汽能力之间存在着协调关系，即井筒的热量损失和压力影响注汽速率，而注汽速率的改变又将导致井筒的热量损失变化，所以在注汽开采稠油过程中，最关键的技术之一是减少蒸汽在井筒中的热损失，减少井筒摩阻压降损失，以保证注入井底的蒸汽干度较高。
二、井筒压降计算计算气液两相流压降的Beggs-Brill方法稠油注蒸汽中的工作介质是湿蒸汽，即水和水蒸汽的两相流，或者说是气液两相流，两相流还包括气固两相流，如输送煤粉管道中空气和煤粉，烟气管道中气体和固体颗粒；还有液固两相流，如水煤浆的水与煤粉等。
这里只涉及气液两相管流。
Beggs-Brill方法是流型模型中的一种计算两相流特征的方法，是Beggs博士论文的核心内容，发表在1973年。
Beggs在一套长达27.4m的透明的聚丙烯管中进行的两相流实验，介质为空气和水，管径有2.54cm和3.81cm两种。
管子可以倾斜，角度变化为-90 —+90 ，其中-90 为气液垂直向下，+90 为气液垂直向上，0 为气液水平流动，总共作了584次实验，空气和水的流量可以分别变化，因此可观察到各种流型。
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石
油
机
械
２０ ０ ８年
第３ ６卷
第１ 期
ＣＨＩ ＮＡ ＥＴＲ０Ｌ Ｐ ＥＵＭ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
●专 题 研 究
一
界 面 存 在 微 间 隙 的 热 采 井 井 筒 热 应 力 分 析
陈 勇 练章华 李 旭 邓 生辉 肖 洲 杨 斌
固井后套管试压对声幅测井影响规律的分析研究期刊论文石油钻探技术200303雁翎油田注入氮气沿微环隙窜流的可能性分析期刊论文中国石油大学学报自然科学版199401声波测井对微环探测能力的研究期刊论文石油地球物理勘探200305套管与水泥环微间隙的计算199604套管水泥界面微间隙的检测方法及应用期刊论文测井技术2002036baumgartec
导 致蒸 汽 的管外窜 ，降低井底 蒸 汽干度 和井底 注汽
量 ，不 能有 效开采 地层 原油 。 如某 油 田具有 丰 富的稠 油资源 ，其 开采方 式 以 蒸 汽吞 吐开采 为 主。该 油 田一 口井在油 层 以上 某层
都认 为微 间隙是确 实存 在 的。产生 微 间隙 的具体 原 因可归 纳为 ３类 ：①工程 微 间隙 。在 完井 过 程
一
体 上 的应力 状况 和微 间隙段 套 管和水 泥环 的径 向位 移 变化 。这 为准 确 的 Ｃ Ｉ Ｄ ＢＭＶ Ｌ测 井解 释提 供 了理
论 依据 。
起 受热膨 胀 ，由于 膨胀速 度不 同 ，在 径 向上套 管
挤 压水 泥环 ，水 泥环挤 压地层 ，焖 井后 由于 温度 的 降低 ，套管 、水 泥环 和井壁一 起 收缩变 形 ，由于 收 缩 速度 不 同 ，界 面之 间在 张 应 力 的 作 用 下 可 能分
￥ 基金项 目：国家教育部科学技术研究重点项 目 （ ０ ３ ） Ｎ Ｃ石油科技 中青年创新基金 （ ３ ７３ ） ２５１５ ；Ｃ Ｐ ０Ｅ０７ 。
维普资讯
一
８一
石 油
机
械
２０ ０ ８年
第３ ６卷
第１ 期
的交界 面 １ｍ，模 型如 图 １ 。
模 型 的建 立
在二 界 面 固结 良好 ，一界 面存 在微 间隙 的三岩
层 轴 对 称 计 算 模 型 中 ，设 定 微 间 隙 宽 度 为
开 ，从 而产 生微 问隙 。③次生 微 间隙 。它是 由于 固 井 前后静 液柱 压力 的变化 ，如 阻流板 损坏 ，须 憋压 候 凝产 生的微 间 隙 ；固井后 要 进行 的试压 作业 ，由 于试 压后要 放压 ，造 成管 内压力 变化 ；技术 套 管 固
中，下 入作业 管柱 时 ，会 造成 对套 管 内壁 的碰 撞 和
段 二界 面 固结 良好 ，一界 面存 在微 问隙 。针对 这种 情况 ，笔 者建立 有 限元模 型 ，模型 中共 考虑 了该层 段 的 ３个岩 层剖 面 ，通过测 井解 释确 定各段 岩层 的 深度 和位置 。求 解有 限元模 型 ，分析 井筒 的温 度场
分 布 ，将温 度场 导入 应力 场 中 ，得 到各岩层 段 套管
振动 ；而对于 技术 套管 ，固井 后还 要进 行下 一次 的 钻进 ，钻 具通 过 已固井 的套管 井段 时 ，发生 的振 动 可能 产生微 问隙 。② 热致 微问 隙 。此 种原 因又 分为 ２种情 况 ：一是水 泥浆凝 固过程 中 ，水 泥 水 化要 释 放 大量 的 热 量 ，使 套 管 受 热 膨 胀 ，随着 温度 的 降 低 ，套管 又会 收缩 ，使得套 管 与水泥 之 间产生微 间 隙 ；二是 注蒸 汽开采 过程 中 ，套 管 、水 泥环 和井 壁
图 ２ 上 部 砂 岩 层 固结 良好 段 注 汽 结 束 温度 曲 线
井 筒 内各 部分 材料 和注汽 参数 见表 ｌ 、表 ２ 。
表 １ 热传 递 参数
导 （ －・ ｃ ・ 。 ｍ Ｗ
Ｋ １
材料 料
一、 ３
… ／
（ ・ ｇ 。・ ｃ ｋ － Ｊ
・
、 Ｋ～
出现偏 差 。
关键 词 一 界面 微 间 隙 热采 井 有 限元 热应力
液密 度引起 套 管 内压 力 降低 。这些 因素均会 促成 微
引
言
间隙 的产生 。微 间隙 一般情源自况下 是封 油不封 汽 ，所 以在稠 油注 蒸汽 开采 过程 中 ，由于微 问 隙的存在会
近年来 ，我 国测井 工程 技术 人员对 固井后套 管 和水 泥环微 间 隙问题 的定性研 究 开展 较 多 ¨ ，大
温度有 个跳跃 点 。
井 筒一 层径 向位置／ 地 ｍ
图 １ 一界 面存 在 微 间 隙 的三 岩 层 轴 对 称 计 算模 型
１ 井 眼 轴 线 ； 一 油 管 ； 一 油 套 环 空 ；一 套 一 ２ ３ ４ 管 ； 一 水 泥 环 ； 砂 岩 ； 一 泥 岩 ； 一 砂 岩 ５ ６一 ７ ８
井后 ，由于下次 开钻 钻井低 于上 次钻 井所 用 的钻井
０ １ｍｍ，轴 向上 长度 为 ４ｍ。通 过测 井资 料发 现微 ．
间 隙一般 出现在 砂岩 层段 内 。研 究过 程 中假 定微 间
隙所处 井段 为上 部砂 岩段 ，上端距 离 所研究 的岩 层
段 顶部 ２ｍ，微 间隙 下端距 离上 部 砂岩 层 和 泥岩层
（．西南石 油大学油气藏地质及 开发 工程 国家重点实验 室 １ ２ ．西 南 油 气 田 分公 司 川 中矿 区 ３ ．吐哈 油 田 分公 司石 油 工程 技 术研 究 院 ）
摘 要 针对 二界 面 固结 良好 ，一界 面存在 微 间 隙 的 固井质 量 问题 ，建 立 了三岩 层 剖 面 的有 限 元模 型 ，研 究 了微 间隙对 井筒 温度场 和应 力场 的影 响。 分析 结 果 表 明 ，微 间 隙改 变 了井 筒径 向温
度分布 的连 续性 ；相对 于所 研 究 的整 个 岩 层 段 ，微 间隙段 井筒 温 度 为低 值 点。在 蒸 汽 吞 吐过 程 ，
由于微 间隙 的影 响 ，套 管在 温度 场作 用下 部分 约束得 到释 放 ，使 得套 管 上产 生 的等效热 应力 较低 。 同时，微 间隙段套 管和 水泥会 产 生较 大 的径 向位 移 ，给 工程 测 井 带来 困难 ，可 能使 固井解 释 评价
空气
ｌ９ ２ ０℃ ）０ ７６ （ ０ ｌ １（０ 。４ ２０℃） １０ ６ （０ ２ ２０℃ ） ４ ３