基于分步有限元法的多级压裂过程中套管应力敏感性分析

• 作者: 李军 柳贡慧 范明涛
• 来源期刊: 科学技术与工程
• 学科: 工学
• 关键词: 页岩气 水力压裂 分步有限元分析 套管
• 年，卷（期）: 2017,（16）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 50-55
• 页数: 6页
• 分类号: TE256
• 字数: 1996字
• 语种: 中文

摘要

目前中国四川地区页岩气开发大多采用大排量分段压裂工艺技术,部分页岩气井在施工过程中出现套管变形的现象,导致后续施工改造无法顺利进行,严重影响了页岩气井的正常生产.因此准确了解压裂过程中套管应力的变化规律具有重要意义.区别于传统模型,基于分步有限元方法,考虑了钻井、完井、压裂整个施工过程,构建了页岩各向异性下套管-水泥环-地层组合体有限元分析模型,模拟多级压裂过程中组合体应力以及温度场随时间的变化特征.分析了两种模型下注液温度、套管内压、地应力变化、地层孔隙压力变化、水泥环弹性模量以及地层弹性模量等因素对套管受力状态的影响.研究结果表明:① 压裂过程中,采用传统模型会低估套管应力的增大程度;② 大排量压裂施工过程中,井筒内温度震荡变化,注液温降导致套管应力明显升高;③ 地应力分均匀性以及孔隙压力的增大会导致套管应力有所增加;④ 页岩各向异性对套管应力的影响较小,其中地层性质的下降会导致套管损坏的几率增加.因此在今后的页岩气压裂改造过程中,有必要采用分步有限元模型,综合考虑这些影响因素,合理优化相关的压裂作业参数,从而确保后续压裂完井作业的正常进行.