肖 雯

(胜利油田分公司 石油工程技术研究院， 山东 东营 257000)

固井后水泥环具备保护套管，维持井壁稳定性及完整性的功能。同时水泥环是封固系统的薄弱环节，水泥环失效是封固系统的主要失效形式之一。

为保证径向井配合水力压裂技术的改造效果，需对水泥环的应力分布规律及稳定性进行研究。现阶段多为针对水泥环自身建立理论模型，无法真实有效反应套管-水泥环-地层耦合系统中水泥环的应力分布状态，而通过ABAQUS有限元软件，可建立符合真实条件的力学模型，直观地观测到水泥环及钻孔处的应力分布状态，获取应力数值，以此数据为基础的分析更真实、可靠[1]，更具有参考价值及指导意义。

1 水泥环应力分布数值模拟

以胜利油田某油藏岩性物性参数为基础，利用ABAQUS有限元模型建立真实储层的力学模型，其模型具体参数见表1。

表1 数值模型参数表

水平应力比改变原则为同时调整水平最大、最小主应力以保证水平面的两个主应力合力不变[2]。

数模中应力单位均为KPa，同时规定拉应力为正。数模中Z轴为垂向应力方向；X轴方向为最大主应力方向，方位角为以X轴正方向为起点沿逆时针方向旋转的角度。

数模结果中的“Max Principle”为数值最大的应力，在以拉力为正值的模型中可理解为“最大拉应力”或“最小压应力”。数模中Mises应力为形变比能准则，考虑了中主应力σ2对破坏的影响，因此在三维数模中更适用Mises准则。

1.1 套管-水泥环-地层系统应力分布规律

当水平地应力比不为1时，各模拟结果规律类似，因此仅对水平应力比为1及1.3的模拟结果进行展示分析，模拟结果及局部放大图见图1。……