Геологическое захоронение CO₂ в мелком бассейне блока A Восточно-Китайского моря сталкивается с такими проблемами, как значительная разница в горизонтальных напряжениях и существенное влияние циклических напряжений. Однако существующие модели целостности цементного кольца не эффективно учитывают механизмы взаимодействия неоднородного напряженного поля и остаточных деформаций, что затрудняет эффективную оценку повреждений уплотнения цементного кольца в мелком низкодавленном пластовом бассейне блока A Восточно-Китайского моря. Поэтому, рассматривая проектирование характеристик и оценку целостности цементного кольца в экспериментальной скважине CCS блока A, которая испытывает режим циклической прерывистой нагрузки-разгрузки с высокой разницей напряжений, с учетом влияния неоднородных напряжений и остаточных деформаций цементного кольца, была создана модель расчета напряжений обсадной колонны – цементного кольца – пластовых напряжений на основе критериев оценки коэффициентов запаса прочности при сдвиговом и растягивающем разрушении цементного кольца. Проведен анализ механических напряжений и оценка целостности цементного кольца с использованием геолого-инженерных параметров экспериментальной скважины блока A, а также проведено исследование влияния таких факторов, как разница напряжений, остаточные деформации и модуль упругости цементного кольца. Результаты показывают, что цементно-обсадный интерфейс вдоль направления минимального горизонтального напряжения является уязвимым местом для растяжения и сдвигового разрушения цементного кольца; при увеличении давления закачки на устье скважины коэффиценты запаса прочности при сдвиговом разрушении возрастают экспоненциально, а при растягивающем разрушении — линейно, цементное кольцо склонно сначала подвергаться пластическому сдвиговому разрушению; разница напряжений способствует увеличению запаса прочности, тогда как увеличение остаточных деформаций ведёт к росту коэффициентов запаса прочности. Запас прочности при сдвиговом разрушении сначала увеличивается с повышением модуля упругости, затем снижается. Следовательно, необходимо внедрять механизмы динамического регулирования давления закачки и оптимизировать путь циклической нагрузки для подавления накопления остаточных деформаций; чтобы снизить риск накопления высокого значения остаточных деформаций при высоком модуле упругости цементного кольца и избежать низких запасов прочности при сдвиговом разрушении при низком модуле упругости, следует определять порог модуля упругости в инженерной практике на основе давления закачки, обеспечивая снижение концентрации напряжений и избегая локальных экстремумов коэффициентов запаса прочности при сдвиговом разрушении.

углеродное захоронение;цементирование;цементное кольцо;напряжение;коэффициент запаса прочности;оценка целостности