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體積壓裂井筒水泥環拉伸失效機理研究

曾靜; 高德利; 王宴濱; 房軍 中國石油大學石油工程教育部重點實驗室; 中國科學院
  • 井筒溫度
  • 非均勻地應力
  • 多層管
  • 水泥環
  • 拉伸破壞

摘要:體積壓裂施工引起頁巖氣水平井套管-水泥環受到溫度場、套管內壓、非均勻地應力的綜合作用,對水泥環的密封完整性具有重要影響。文章考慮了地層非穩態傳熱效應,建立了體積壓裂井筒溫度場數值計算模型,計算了壓裂過程中的井筒溫度分布;考慮溫度場和非均勻地應力的耦合作用,建立了井筒套管-水泥環-地層系統多層組合體的力學模型,對某頁巖氣水平井的直井段水泥環密封完整性進行了力學計算與分析,結果表明,最大水平地應力方向的內層水泥環內壁最易出現拉伸破壞,是影響井筒完整性的關鍵位置;壓裂液排量越大或注入溫度越低,水泥環環向應力越低;水平地應力的非均勻程度越高,水泥環內壁環向應力越大,越容易出現拉伸破壞;合理控制注入溫度和壓裂排量,是降低環向應力、防止水泥環拉伸破壞的有效方法。文章研究對固井施工與壓裂作業控制具有實際參考意義。

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鉆采工藝

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