| CCUS地质封存下水泥环密封完整性失效机理及控制措施 |
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| 引用本文： | 周念涛,邓宽海,陈修平,林元华,晏凯,梅宗清.CCUS地质封存下水泥环密封完整性失效机理及控制措施[J].科学技术与工程,2023,23(36):15448-15455. |
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| 作者姓名： | 周念涛 邓宽海 陈修平 林元华 晏凯 梅宗清 |
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| 作者单位： | 西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室;中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室;四川华宇石油钻采装备有限公司 |
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| 基金项目： | 基于CFD模拟和微电位测试的冲刷腐蚀及其启动机理研究,国家自然科学基金项目（面上项目，重点项目，重大项目）；交变温度、压力及其耦合作用下“套管-水泥环-地层”完整性研究,国家自然基金 |
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| 摘 要： | CO2封存过程中,水泥环作为套管-水泥环-地层组合体中最薄弱的环节,在压力变化尤其是交变压力的作用下,水泥环密封完整性失效的风险极大,其完整性失效容易导致CO2从环空中泄露至地表,严重影响CO2的封存。基于已建立的水泥环组合体弹塑性模型,利用MATLAB进行模拟分析,研究了全井段水泥环密封完整性失效机理以及相应的控制措施。研究结果表明,水泥环密封完整性失效主要与水泥环进入塑性产生的塑性应变累积有关,并且无论是在浅层段还是深层段,只要水泥环进入塑性,在多次交变压力的作用下,就有产生“界面应力反转”的风险,导致水泥环密封完整性的失效。要想避免水泥环密封完整性的失效,应首先避免水泥环进入塑性状态,即提高水泥环屈服内压；浅层段,低弹性模量的水泥环可增加水泥环屈服内压；深层段,在水泥环泊松比“临界点”之上,降低水泥环弹性模量可有效提高水泥环屈服内压,在水泥环泊松比“临界点”之下,增加水泥环弹性模量可提高水泥环屈服内压。当由于套管压力过大,水泥环不得不进入塑性状态时,低弹性模量和高泊松比的水泥环可以降低卸载后的水泥环残余应力,延缓“界面应力反转”现象的发生。
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| 关 键 词： | 水泥环密封完整性 水泥环力学性能 失效机理 交变压力 控制措施 |
| 收稿时间： | 2023/1/13 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/9/20 0:00:00 |
Failure Mechanism and Control Measures of Cement Sheath Sealing Integrity under CCUS Geological Storage |
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| Zhou Niantao,Deng Kuanhai,Chen Xiuping,Lin Yuanhu,Yan Kai,Mei Zongqing.Failure Mechanism and Control Measures of Cement Sheath Sealing Integrity under CCUS Geological Storage[J].Science Technology and Engineering,2023,23(36):15448-15455. |
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| Authors: | Zhou Niantao Deng Kuanhai Chen Xiuping Lin Yuanhu Yan Kai Mei Zongqing |
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| Institution: | State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation Southwest Petroleum University,Chengdu; Sichuan Hwayoo Petroleum Drilling Production Co,Ltd,Luzhou,Sichuan |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Cement Sheath Sealing Integrity Mechanical property of cement sheath Failure mechanism Alternating pressure Preventive measure |
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