体积压裂过程套管力学行为研究

作者：陈升; 范明涛; 李军; 柳贡慧; 陈晓欣

来源：石油机械, 2019, 47(01): 1-7.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2019.01.001

• 页岩气
• 体积压裂
• 分步有限元方法
• 水泥环
• 结构缺陷
• 水泥浆失重
• 套管应力

页岩气体积压裂时,关于固井质量对套管应力的影响分析主要基于传统建模方法,计算时无法考虑水泥浆失重及地层性质变化对套管的影响。鉴于此,基于分步有限元方法,考虑井筒组合体的初始应力应变,建立了温度和压力耦合条件下水泥环含多重工程缺陷的井筒组合体开挖扰动力学模型,对压裂过程中极端工况下的套管力学行为进行了分析。研究结果表明:当水泥环存在结构缺陷时,套管偏心和水泥环缺失单独存在时对套管应力的影响较大,而井筒内温度变化则削弱了水泥环结构缺陷对套管应力的影响;压裂过程中储层性质的降低以及水泥环缺失的综合作用极易导致套管发生变形破坏;极端工况下,水泥环弹性模量对套管应力的改善作用较小,而套管壁厚的增加能明显改善该情况下套管的应力状态。研究结果可为页岩气开发提供理论指导。

• 单位
  北京工业大学; 中国石油大学（北京）; 中石化中原石油工程有限公司海外工程公司