重新审视爆破后井眼完整性：套管-水泥护套-岩石层系统内部应力演化的机械建模

摘要评估了十一种（"10 + 1"）可能危害井眼完整性的机械降解机制，通过建模套管-水泥护套-岩石层（C/CS/RF）系统内部的应力演化进行分析。以往的文献研究忽视了建立一个初始应力状态的必要性，该应力状态在水泥固化后会产生稳定性（待水泥固化）。采用了一种新颖的方法来校准初始应力分布，假设在水泥护套与钢套管以及相邻岩石层的界面处有效的径向应力和位移连续性。建立的分析表达式形成了通常被认为是套管壁和靠近井的岩石层内部的基本应力分析。为了将应力模型扩展到套管和相邻岩石层之间的水泥护套层，考虑有效的径向应力和位移连续性，必须进行校准程序。我们的机械模型能够评估四种失败机制在套管层中考虑坍塌、爆破、拉伸和/或压缩应力载荷，在水泥护套层中考虑四种失败机制（内外脱粘、径向裂纹、盘裂和剪切裂纹），以及在岩石层中（"地下井喷"）的纵向和横向拉伸/"模式I"裂纹启动，最后潜在的由于自然、既存断层的剪切滑移而导致的再激活，这可能引发地震事件。爆破后油藏枯竭，随后在成功封堵后进行加压，成为井眼完整性面临的最大挑战之一。本文呈现了一项案例研究，评估在2010年4月20日墨西哥湾深水区MC 252-1 "麦肯多井"井喷后的井眼完整性。研究结果与之前的研究不同，我们认为由于用于校准初始应力分布的改进方法，使得结果更为真实。在油藏经历的86.2天的爆破后排放期间以及随后的井眼压力积累期间，井眼完整性得以维持。