水力压裂致套管剪切变形机理及套变量计算模型

摘要：

针对天然裂缝滑移导致页岩气井压裂易出现套管变形(简称套变)问题,在应力分析的基础上建立了裂缝面受力模型,并采用复变函数建立了套变量计算模型,开展井筒剪应力、套变量的影响因素分析.研究表明:①裂缝逼近角与井筒逼近角对井筒剪应力影响显著,在威远页岩气田现场常见井筒逼近角(近90°)条件下,裂缝逼近角为20°～55°(或其补角)时,井筒剪应力大,套变风险高;②当裂缝未完全撑开时,井筒剪应力与缝内流体压力正相关、与摩擦系数负相关;当裂缝完全撑开时,井筒剪应力与天然裂缝面积正相关;③弹性模量越低,裂缝越长,套变程度越严重;泊松比对套变量影响较弱;套变量随裂缝逼近角增加先增大后减小,裂缝逼近角为45°时达最大值;④裂缝逼近角一定时,可适当调整井筒逼近角以避免井筒受到高剪应力,合理控制缝内流体压力可以降低套变风险;套管所受剪应力通常远大于套管抗剪强度,提高套管强度或固井质量对降低套变风险作用有限.经现场井径测井数据验证,套变量计算模型可靠,可用于建立套变风险程度分析图版及计算套变量,为压裂设计中快速预判水平井套变风险提供参考.

关键词：页岩气井、水力压裂、天然裂缝、裂缝滑移、套变机理、套变量、风险控制

所属期刊栏目：48

分类号：TE371(油气田开发与开采)

资助基金：国家自然科学基金项目;中国石油科技创新基金项目;川庆钻探页岩气勘探开发项目经理部科技项目“基于动态应力场的缝网扩展预测模型研究”;国家科技重大专项

在线出版日期：2021-04-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：394-401