张晓诚，李进，韩耀图，张启龙，刘鹏

（1.海洋石油高效开发国家重点实验室，天津 300459；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

水泥环完整性直接影响着油气井的正常生产和井筒安全[1-3]。对需要射孔完井的套管井而言，聚能射孔弹爆炸冲击瞬间会对固井水泥环造成损伤和破坏，从而影响水泥环完整性[4-5]。尤其是对于需要压裂充填完井或水力压裂增产的油气井，对射孔后水泥环完整性要求更高[6-7]。目前，国内外学者针对套管受射孔作业的损伤破坏研究较多[8-10]，缺乏对水泥环完整性受射孔损伤破坏的研究，对射孔后的水泥环在压裂作业过程中的破坏方式及裂缝扩展规律缺乏认识，对于薄、差油层而言更为突出。同时，厚壁圆筒理论是目前用于水泥环完整性研究的主要理论和手段[11-12]，但该研究手段不适用于射孔爆炸冲击对水泥环完整性的破坏影响研究，主要原因在于厚壁圆筒理论模型无法刻画聚能射孔爆炸冲击过程[13-14]，不同于常规静力学加载过程。因此，为了满足射孔井压裂充填或水力压裂作业对水泥环完整性的要求，亟需开展射孔水泥环损伤评价及压裂裂缝扩展规律研究[15-19]。

1 射孔水泥环完整性损伤实验

1.1 实验装置与方案

采用如图1 所示超高温高压射孔实验容器和射孔实验靶开展射孔实验，该实验容器可满足240 ℃、80 MPa 的环境模拟，射孔实验容器升温速度为0.5℃/min。采用φ150 mm×750 mm 砂岩靶模拟地层岩石，采用和套管同钢级、同厚度的钢板模拟套管，实验靶装配时从上到下依次为射孔弹、钢板、水泥环、砂岩靶，实验过程中采用P-T 测试仪器测实验靶温度和压力曲线。……