郭辛阳，　步玉环，　李强

（1. 中国石油大学石油工程学院，山东青岛 266580；2. 渤海钻探第二固井分公司，天津 300280）

常规油井水泥浆凝固过程中体积会发生收缩，导致水泥浆柱失重，部分情况下甚至会造成油气水侵。水泥浆凝固过程中的体积收缩还可能造成一、二界面的胶结出现问题，部分情况下会导致界面微间隙的形成，造成井筒完整性失效[1-3]。膨胀水泥是通过向油井水泥中添加膨胀剂而实现体积微膨胀，可以较好地解决因体积收缩而带来的问题[4-7]。目前，国内外学者对常规油井水泥环性能对井筒完整性的影响已有较多研究[8-13]，但对于膨胀水泥环性能对井筒完整性影响的研究较少。步玉环等研究了变温和变内压环境对晶格膨胀水泥-套管界面剪切胶结强度的影响[14-15]。李娟等研究了压裂井中膨胀水泥在预防水泥环破坏方面的作用和膨胀水泥与地层机械性能的匹配[16-17]。这些研究多考察了某工况下膨胀水泥单一性能对固井封固系统某一方面性能的影响，没有系统研究膨胀水泥的不同性能对井筒完整性的影响。鉴于此，假设套管、水泥环和地层为弹性体，研究套管内压力变化的情况下膨胀水泥的不同性能对井筒完整性的影响规律，研究结果对于井筒完整性的预防具有重要的指导意义。

1　井筒模型及相关参数

在研究井筒的受力状态及井筒完整性时，将三维的井筒转化为二维井筒模型并取地层直径大于井眼直径10倍进行分析时对研究结果的影响较小[18-19]。……