页岩气井套管剪切-挤压-弯曲组合变形反演分析

摘要：

水力压裂是页岩气井增产的重要手段,也是导致套管失效的主要原因,严重制约了页岩气的高效开发.为了准确预测页岩气井水力压裂过程中地层运移导致的套管变形形态和程度,采用有限元分析方法,建立了剪切、挤压和弯曲多重载荷下页岩气井筒三维有限元模型,分析地层运移作用下套管的应力、变形.采用多臂井径测井曲线,反演分析页岩运移和套管变形的形态和程度,并验证有限元模型.研究结果表明,套管在地层剪切、挤压和弯曲载荷作用下的变形形态分别呈现S形、椭圆形和拱形.当地层发生剪切运移17 mm时,套管变形为13.62 mm;发生单侧运移16 mm时,套管变形为12.67 mm;当地层发生挤压运移每侧23.5 mm时,套管两侧各向内缩径3.328 mm.套管应力集中区域出现在剪切运移地层、单侧运移地层间的缝隙处以及垂直于挤压运移方向的侧面.套管变形量沿轴线方向的数值模拟结果与测井曲线实测结果最大误差为5.73％,平均相对误差为1.89％.研究获得的组合变形预测模型可以准确分析页岩气井套管变形形态和程度,为页岩气井套管变形的预防和防治提供理论依据.

关键词：页岩气井、地层运移、套管变形、多重载荷、完整性评价

所属期刊栏目：8

分类号：TE931.2(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金51904038

在线出版日期：2023-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：54-59