【摘要】：射孔會對井筒完整性造成局部損傷,尤其是導致水泥環(huán)本體破壞以及第一界面(套管-水泥環(huán)界面)、第二界面(水泥環(huán)-圍巖界面)的膠結脫離、微環(huán)隙等,在后期頁巖氣水平井體積壓裂過程中,由于高壓流體的注入,界面微環(huán)隙將會加劇甚至發(fā)生裂縫擴展,影響封固性能。針對這一問題,建立了界面裂縫擴展數(shù)學模型,通過流體連續(xù)性方程、泊肅葉定律和凈壓力與縫寬彈性關系以及邊界條件聯(lián)立得到非線性偏微分方程組,利用對控制方程無因次化的方法求得自相似解。使用該模型對現(xiàn)場算例進行了計算,并分析了各參數(shù)對界面裂縫長度的影響。研究結果表明:適當提高水泥環(huán)彈性模量,適當降低井口壓力和壓裂時間有利于減小界面裂縫擴展長度,有利于保障水泥環(huán)長期有效封固。研究結果能夠對頁巖氣井體積壓裂條件下的水泥環(huán)封固性能進行評價和預測,同時在滿足油氣開采要求的前提下,對相鄰射孔段間距的優(yōu)選,也具有一定的指導意義。
[Abstract]:Perforation can cause local damage to wellbore integrity, especially the failure of cement sheath body and the cementation breakaway of the first interface (casing cement ring interface), the second interface (cement ring-surrounding rock interface), the microannular gap, etc. In the later stage of volume fracturing of shale gas horizontal wells due to the injection of high pressure fluid the interfacial microannulus will be aggravated and even fracture propagation will occur which will affect the sealing performance. In order to solve this problem, a mathematical model of interfacial crack propagation is established. The nonlinear partial differential equations are obtained by means of fluid continuity equation, Poisson's law, the relationship between net pressure and joint width elasticity, and boundary conditions. The method of dimensionless governing equation is used to obtain the self-similar solution. The model is used to calculate the field examples and the influence of each parameter on the crack length of the interface is analyzed. The results show that the proper increase of elastic modulus of cement ring, proper reduction of wellhead pressure and fracturing time are conducive to reducing the length of fracture propagation at the interface and ensuring the long-term effective sealing of cement ring. The results can be used to evaluate and predict the cement-ring cementing performance under the condition of volume fracturing of shale gas wells. At the same time, under the premise of satisfying the requirements of oil and gas production, it is also of certain guiding significance to select the interval between adjacent perforation sections.
【作者單位】： 中國石油勘探開發(fā)研究院;中國石油集團鉆井工程技術研究院;中國環(huán)境出版集團有限公司;中國石油塔里木油田公司;
【基金】：國家重大科技專項(2016ZX05022-005,2016ZX05020-003) 中國石油天然氣集團公司重大工程專項(2013E-3805,2013E-3810);中國石油天然氣集團公司重大科技攻關項目(2016A-3904)資助
【分類號】：TE377

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本文編號：2145655