Die geologische Speicherung von CO₂ im flachen Bereich des Blocks A im Ostchinesischen Meer steht vor Problemen wie großen Unterschieden in den horizontalen Spannungen und signifikanten Auswirkungen zyklischer Spannungen. Die bestehenden Modelle zur Integrität des Zementrings berücksichtigen jedoch nicht effektiv den Kopplungsmechanismus zwischen heterogenem Spannungfeld und Restdehnung, was die effektive Bewertung des Versagens des Dichtschlusses des Zementrings im flachen Niederdruckspeicher des Blocks A erschwert. Daher wurde für das CCS-Versuchsbohrloch des Blocks A mit hoher Spannungsschere unter intermittierender zyklischer Belastung und Entlastung unter Berücksichtigung der Auswirkungen heterogener Spannungen und Restdehnung des Zementrings in Kombination mit den Sicherheitsfaktoren zur Bewertung des Scher- und Zugversagens des Zementrings ein Spannungsberechnungsmodell für das Rohrkonstrukt – Zementring – Gebirgsspannung entwickelt. Basierend auf den geoingenieurtechnischen Parametern des CCS-Versuchsbohrlochs des Blocks A wurden mechanische Spannungsanalysen und Integritätsbewertungen des Zementrings durchgeführt sowie Einflüsse von Spannungsschere, Restdehnung und Elastizitätsmodul des Zementrings analysiert. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Verbindungsfläche zwischen Rohr und Zementring in Richtung der minimalen horizontalen Spannung der Schwachpunkt ist, an dem Zug- und Scherversagen des Zementrings auftreten; wenn der Injektionsdruck am Bohrlochkopf steigt, nimmt der Sicherheitsfaktor für Scherversagen des Zementrings exponentiell zu, während der Sicherheitsfaktor für Zugversagen linear ansteigt, wodurch der Zementring eher zuerst ein plastisches Scherversagen erleidet; das Spannungsscheren-Delta trägt zur Erhöhung der Sicherheitsfaktorenreserve bei, während eine Zunahme der Restdehnung die Sicherheitsfaktoren erhöht. Der Sicherheitsfaktor für Scherversagen steigt zunächst mit dem Elastizitätsmodul an, nimmt dann jedoch ab. Daher ist es notwendig, einen dynamischen Regelungsmechanismus für den Injektionsdruck einzurichten und den Pfad der zyklischen Belastung zu optimieren, um die kumulative Wirkung der Restdehnung zu unterdrücken; um das Risiko einer hohenakkumulierten Restdehnung unter Bedingungen hoher Elastizitätsmodulwerte des Zementrings zu verringern und das Problem niedriger Sicherheitsfaktorreserven bei Scherversagen unter niedrigen Elastizitätsmodulbedingungen zu vermeiden, sollte in der Praxis der Elastizitätsmodul basierend auf den Injektionsdruckbedingungen festgelegt werden, um Konzentrationseffekte von Spannungen zu reduzieren und lokale Extremalbereiche des Sicherheitsfaktors für Scherversagen zu vermeiden.

Kohlenstoffspeicherung;Zementation;Zementring;Spannung;Sicherheitsfaktor;Integritätsbewertung