预防套管变形的许用压裂注入压力计算方法

摘要：

注入压力是页岩气储层改造设计中的关键参数之一,较高的注入压力有利于打开地层、顺利注入压裂液和支撑剂、尽快取得较大的储层改造体积,但如果注入压力过大则套管变形的风险也会明显增加.为此,以一个工程项目为实例,提出了在保障套管完整性前提下的注入压力安全窗口上限即最大安全注入压力值的数值计算格式,并以四川盆地威远区块某页岩气井为例进行了验证计算.研究内容包括:①建立区块尺度的初始精细地应力场的三维有限元模型;②建立引入地层刚度非对称特性的初级子模型,以此来模拟裂缝分布的非对称属性;③建立包含套管、水泥环和地层材料属性的二级子模型;④利用子模型计算不同的注入载荷压裂引起的套管变形,判断得到满足套管变形安全要求的最大许用压裂注入压力.实例井的计算结果表明,当注入压力为80 MPa时,固井质量差、裂缝分布不对称的时候,得到的套管上最大位移点的水平位移值、垂直位移值明显小于90MPa时的变形量,依据P110套管钢材的屈服极限判断此时的套管变形为弹性应变,该注入压力是安全的.结论认为,采用该计算方法得到的结果与工程实际吻合度高,具有合理的精度和准确性.

关键词：水力压裂、注入压力、套管完整性、页岩气储层、水泥环、地应力、子模型、计算方法、威远区块

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资助基金：国家自然科学基金面上项目“非常规天然气开采中关键力学问题理论与试验研究”11272216

在线出版日期：2019-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：87-96