随着我国CCUS、储气库、空气储能等技术的发展，气体注采过程中引起的井筒温度压力变化及其导致的井筒完整性失效严重影响井筒安全及施工效果。在前期高温高压气井、储气库井等水泥环密封完整性研究的基础上，长江大学杨焕强副教授团队依托中石油科技重大专项“二氧化碳规模化捕集、驱油与埋存全产业链关键技术研究及示范”，借助全尺寸水泥环密封完整性评价装置，深入开展了大庆油田CCUS运行过程中水泥环疲劳损伤规律研究。研究解决了“温度压力变化与水泥环疲劳损伤状态的关系”“水泥环疲劳损伤与固井胶结指数的关系”等关键问题，为CCUS安全运行界限的确定提供了依据，对储气库、空气储能、地下储氢库等的建设也具有重要的意义。相关研究认识刊登在《石油学报》第46卷第2期。

（1）基于连续损伤力学理论，首次将温度耦合到疲劳损伤模型中，建立了井筒内温度压力变化过程中水泥环疲劳损伤的力学模型，开发了相应的用户子程序，结合水泥石各种力学性能实验，形成了温度压力耦合作用下水泥环疲劳损伤数值模拟方法。

（2）利用研发的全尺寸水泥环密封完整性评价装置，结合8扇区水泥胶结测井仪，模拟CCUS井实际注入工况，开展了温度、压力变化对固井胶结指数影响的全尺寸试验，揭示了试验过程中的水泥环动态变化规律，试验结果对数值模拟结果起到了很好的验证作用。

（3）在数值模拟与试验结果的基础上，根据大庆油田榆树林试验区的工况条件，分别对现有注采参数以及后期可能探索的注采参数进行了数值模拟研究，得到了温度、压力变化对水泥环疲劳损伤的影响规律，提出了保证大庆油田CCUS井水泥环完整性的井筒安全运行界限。

论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202505010