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页岩气直井体积压裂过程套管失效的数值模拟
  • ISSN号:1001-4578
  • 期刊名称:《石油机械》
  • 时间:0
  • 分类:TE934[石油与天然气工程—石油机械设备]
  • 作者机构:[1]西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, [2]中国石油青海油田勘探开发研究院, [3]中石化石油工程设计有限公司
  • 相关基金:国家自然科学基金项目“基于数值模拟的复杂地层地应力场反演研究”(50774063); 国家教育部博士点基金项目“基于XFEM和细观力学的超深井钻工具疲劳破坏机理研究”(20135121110005)
中文摘要:

页岩气等致密油藏开发过程中常采用分簇射孔和复合桥塞分段大型水力加砂压裂的方式来改造储层,在作业过程中出现了大量的油层套管失效现象,导致正常的完井增产作业无法进行,严重影响了增产效果,降低了完井质量。为此,运用ABAQUS有限元分析软件建立地层-水泥环-套管的三维有限元模型,模拟计算压裂后套管Mises应力及变形分布。通过对有限元结果分析和对比压裂后MIT多臂测井曲线,认为套管失效原因为压裂后局部地层岩石强度非均匀降低,套管受挤压变形,致使套管截面椭圆度和弯曲曲率过大,导致井下工具下入遇阻遇卡。最后提出压裂过程中应该根据地层岩性和地应力参数选择合理的完井方式、压裂层段或分段方式和长度,加强随压裂监测技术,实时优化压裂分段、分簇工艺和施工压力参数,为页岩气压裂引起套管失效的防治提供理论依据。

英文摘要:

The technique of cluster perforation and large-scale staged hydraulic sand fracturing with composite bridge plugs is deployed to stimulate tight reservoirs for development of shale gas. During operations,failure of production casings occurred frequently,which have impeded completion operations and significantly reduced stimulation performances. Accordingly,a 3D finite-element model for the formation-cement sheath-casing is established using ABAQUS. According to results of finite element analysis and through comparison of MIT logs after fracturing,it is determined that failures of casings are induced by uneven reduction in strengths of formation rocks after fracturing. Under such circumstances,casings may be squeezed and deformed,and during the course generate excessive ellipticity and curvatures of casings and eventually stuck downhole assemblies. This paper proposes that proper completion techniques should be deployed with proper fracturing intervals or suitable lengths of such intervals and specific division methods determined in accordance with formation properties and crustal stresses during fracturing. In addition,monitoring-while-fracturing should be adopted,and fracturing stage and clustering technologies and operation pressures should be optimized in real time.

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期刊信息
  • 《石油机械》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国石油天然气集团公司
  • 主办单位:中国石油天然气集团公司装备制造分公司 江汉石油管理局
  • 主编:贺会群
  • 地址:湖北省荆州市沙市区豉湖路12号
  • 邮编:434000
  • 邮箱:syjxzz@vip.sina.com
  • 电话:0716-8121243 8127778
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4578
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1246/TE
  • 邮发代号:38-80
  • 获奖情况:
  • 历次全国中文核心期刊,湖北省历届优秀期刊、精品期刊,中国石油天然气集团公司优秀科技期刊,全国石油化工行业优秀科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:15470