朱庆杰 李莉 陈艳华 李雪 智睿

(1.常州大学石油工程学院 江苏常州 213164； 2.华北理工大学地震工程研究中心 河北唐山 063210)

0 引言

在油田中，套管因失去水泥环保护，从而造成裂缝、错断变形的现象时有发生[1]。失去水泥环保护的套管不仅影响着井筒的完整性，而且在油田生产作业中存在极大的安全隐患。由于井筒所处的地下环境复杂，作业时储层中的流体与固体相互耦合，因此有必要针对性地研究在多孔介质流固耦合作用下，套管破坏受水泥环材料性质的影响。

自20世纪90年代以来，众多学者在水泥环性能方面进行了深入的研究。李早元等[2]、GUO B Y等[3]、ZHANG H 等[4]从水泥材料方面分析了水泥的受力性能；李军等[5]、张景富等[6]、郭雪利等[7]从水泥环形状、尺寸等物性方面分析了其对套管的应力影响；LIU K等[8]、李娟等[9]、郭辛阳等[10]研究了水泥的膨胀性能对井筒的破坏影响。同时，还有部分学者侧重研究水泥环受不同荷载条件的破坏影响，如：党旭光[11]分析了地层蠕动对井筒的影响；ELAHEH A 等[12]、WANG W 等[13]等分析了不同外界环境压力荷载下的水泥环完整性。然而，目前的研究通常忽略了套管受地层中流体与水泥环两者耦合作用产生的影响，较少考虑流体与固体的耦合作用于水泥环-套管结构，从而影响研究结果的准确性和可靠性。

本文研究了多孔介质流固耦合作用下，水泥环对套管的保护作用。应用地层流固耦合理论和有限元数值分析，建立套管-水泥环-地层的三维有限元数值模型，研究套管的应力受水泥环的参数性质和不同水泥材料的影响。……