岩盐蠕变套管柱服役边界条件确定

娄尔标，刘洪涛， 李 宁， 杨尚谕， 周 波，曹立虎， 赵 力，何仁清

(1.中国石油塔里木油田公司 新疆 库尔勒 841000； 2.中国石油集团石油管工程技术研究院 陕西 西安 710077)

0 引 言

岩体尤其是软岩，其强度、变形及破坏特性与时间效应密切相关，因此其力学特性的时效性对钻完井过程井筒稳定性及完整性等有着重要影响。与时间有关的岩体力学行为主要包括蠕变、松弛及弹性后效等，其中蠕变是实际岩体工程中最为常见和重要的一种现象，因此不少学者从试验、理论及数值计算等多个方面对其进行了相关研究[1-2]。张玉[3]等对泥岩开展了高温高压的三轴压缩蠕变试验，结果表明应力和持续时间对泥岩蠕变特性有显著影响。G.J.Wang[4]等采用三轴蠕变损伤试验研究了盐岩的蠕变破坏过程，并获得了完整的蠕变损伤曲线。塔里木油田盐岩蠕变模型主要基于本构关系确立，在早期主要是采用Maxwell模型、Kelvin模型等。

大量研究结果表明[5-8]，研究盐岩蠕变需先采用标准试样确定一定温度、围压、轴压工况下蠕变应变率和时间对应关系，通过数值拟合的方式确定盐岩蠕变本构关系。再通过数值仿真方法建立盐岩地层模型，确定不同温度、不同载荷工况下盐岩蠕变位移。

本文基于现场取样岩芯(Ф50 mm×100 mm)开展了不同温度(20～100 ℃)和不同压力(60～80 MPa)工况下的三轴蠕变试验，确定了岩盐蠕变应变率，建立盐岩蠕变Heard模型，借助有限元方法建立套管-水泥环-岩盐有限元模型，分析不同时间工况下岩盐蠕变宏观位移量，即套管服役位移边界条件，为井筒穿越岩盐蠕变地层套管柱变形问题的防治提供技术支撑。……