尹 虎 ，赵修文，李 黔，钟守明，李维轩

1.西南石油大学石油与天然气工程学院，四川 成都 610500；2.中国石油新疆油田公司工程技术研究院，新疆 克拉玛依834000

引言

水平井大规模压裂过程中，在高内压的作用下，固井水泥环可能发生拉伸破坏导致段间隔离失效影响分段压裂效果。水泥环还可能发生塑性变形，在压裂后无法恢复，导致水泥环套管界面剥离形成微环隙，压裂液可能通过水泥环的破坏处窜流至已压裂段，降低压裂效果。为了使水平井大规模压裂达到预期效果，固井水泥石需要有更好的力学性能。水泥石不仅要有一定的抗压强度，还需要具备一定变形能力[1]。而油气井水泥浆设计相关标准仅规定水平井固井水泥石24 h 抗压强度不得小于14 MPa[2-3]，这可能不能满足水平井大规模压裂的密封要求。

近年来，国内外众多学者对压裂水泥环完整性展开了研究和探索，李军等[4-7]等利用应力函数建立了套管–水泥环–地层系统应力分布计算模型，推导出了水泥环界面应力的解析解。初纬等[8]对均匀地应力作用下套管–水泥环–地层系统进行了理论分析，结果表明微环隙是套管内压值过大，水泥环产生塑性变形导致的。刘奎等[9]分析了水泥环、套管力学性质对水平井压裂过程中水泥环内壁应力的影响，结果表明，套管内径和水泥环弹性模量对水泥环内壁受力影响较大，套管内径和水泥弹性模量越小水泥环越安全。赵效锋等[10]对固井界面微环隙的产生和发展规律进行了仿真试验研究，结果表明，套管内压值越大，压力卸载后产生微环隙的机率越大。……