【摘要】：頁巖氣井工程實踐表明,套管壓裂易導致水泥環(huán)完整性發(fā)生破壞出現(xiàn)環(huán)空帶壓�；谔坠軌毫压こ虒嶋H,建立井筒溫度場模型和套管-水泥環(huán)-地層組合體有限元模型,采用解析法和數(shù)值法結(jié)合方式,計算頁巖氣井壓裂過程中瞬態(tài)力-熱耦合對水泥環(huán)應力大小、分布影響規(guī)律。結(jié)果表明:壓裂過程中水泥環(huán)內(nèi)外壁溫差先增大后減小,壓裂初近內(nèi)壁處存在陡峭溫度梯度,易導致內(nèi)壁應力顯著提高;瞬態(tài)力-熱耦合作用導致水泥環(huán)內(nèi)壁應力大幅提升,加劇了水泥環(huán)完整性失效的風險,壓裂初期為水泥環(huán)易發(fā)生損壞的"風險段";水泥環(huán)內(nèi)壁最大應力隨著時間變化,易產(chǎn)生"多裂紋"形態(tài),加劇環(huán)空帶壓。研究結(jié)果可為頁巖氣井壓裂過程中水泥環(huán)完整性設計控制提供參考。
[Abstract]:The engineering practice of shale gas well shows that casing fracturing is easy to cause the integrity of cement sheath to be destroyed and annulus belt pressure occurs. Based on the practice of casing fracturing engineering, the wellbore temperature field model and the finite element model of casing-cement ring-formation combination are established, and the combination of analytical and numerical methods is adopted. The influence of transient force-thermal coupling on the stress and distribution of cement ring in shale gas well fracturing process is calculated. The results show that in the process of fracturing, the temperature difference between the inner and outer walls of cement sheath increases first and then decreases, and there is a steep temperature gradient near the inner wall at the beginning of fracturing, which may lead to a significant increase in the stress of the inner wall. The transient force-thermal coupling action causes the stress in the inner wall of the cement sheath to be greatly increased, which aggravates the risk of the integrity failure of the cement sheath, and at the beginning of fracturing, it is the "risk section" where the cement sheath is liable to be damaged. The maximum stress in the inner wall of cement annulus changes with time, and it is easy to produce "multi-crack" form, which aggravates annulus belt pressure. The results can be used as a reference for the design and control of cement sheath integrity during fracturing of shale gas wells.
【作者單位】： 中國石油大學(北京);北京工業(yè)大學;
【基金】：國家自然科學基金“長水平段非均質(zhì)頁巖儲層非均勻分簇射孔優(yōu)化研究”(編號:51674272) 中石油西南油氣田分公司項目“威遠長寧頁巖氣水平井固井質(zhì)量對井筒完整性的影響”(編號:XNS21JS2014-04)
【分類號】：TE256;TE377

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本文編號：2460096