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页岩气水平井多级压裂过程中套管变形研究综述

席岩1,李军1,柳贡慧1,2,曾义金3,李剑平4   

  1. 1. 中国石油大学,北京  1022492. 北京工业大学,北京  1000223. 中国石化石油工程技术研究院,北京 1000294. 中国石油测井有限公司,陕西 西安 710000

  • 出版日期:2019-02-25 发布日期:2019-04-02
  • 作者简介:席岩(1985—),男, 2008年毕业于中国石油大学(北京)石油工程专业,现为该校油气井工程专业在读博士研究生,从事井筒完整性、岩石力学方面研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金联合基金重点项目“页岩气水平井井筒完整性失效机理与控制方法”(U1762211);中石油重大科技专项“复杂应力条件下固井水泥环和套管柱完整性分析”(2016E0608)

  • Online:2019-02-25 Published:2019-04-02

摘要: 针对页岩气水平井多级压裂过程中出现的套管变形问题,运用力学实验手段以及数值分析方法,计算了多级压裂过程中套管强度以及应力变化,研究了环空束缚流体、岩性界面、温压交变、地层滑移对套管应力以及应变的影响。研究表明:页岩气井压裂过程中套管变形以剪切变形和挤压变形为主,变形点具有从趾端到跟端不断增多的分布特点,且部分位置变形情况随时间推移不断加剧;环空束缚流体、岩性界面显著提升了套管应力,但不是导致套管应力超过屈服强度的充分原因;套管应力超过屈服强度后,温压交变将会加剧挤压变形程度;断层沿天然裂缝或层理弱面滑移导致套管发生剪切变形,增加套管厚度或者采用分段固井方式有利于降低套管剪切变形风险。研究成果可为压裂过程中套管完整性设计及控制提供参考,具有重要理论和工程意义。

关键词: 套管变形, 多级压裂, -流-固耦合, 温压交变, 地层滑移