本文關(guān)鍵詞：頁巖氣水平井壓裂水泥環(huán)力學(xué)完整性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：頁巖氣由于其資源量極其豐富,開發(fā)潛力巨大,已經(jīng)成為全球非常規(guī)天然氣開發(fā)的新亮點,由于頁巖氣儲層超低滲致密性,采用水平井鉆采方式并通過壓裂進行開采已經(jīng)得到了國內(nèi)外的共識。而在水平井壓裂施工的過程中,為了保證形成良好的縫網(wǎng)成功改造頁巖儲層,壓裂段之間不發(fā)生相互竄流從而提高壓裂施工的整體效果,我們必須從水平井水泥環(huán)的力學(xué)完整性出發(fā),進而對壓裂段固井界面進行研究,并設(shè)計提高固井質(zhì)量的扶正器工具,從而保證水泥環(huán)的力學(xué)完整性,預(yù)防頁巖氣水平井在大規(guī)模分段壓裂時發(fā)生竄槽,最終提高頁巖氣水平井的分段壓裂效果。通過研究頁巖氣水平井分段壓裂的壓裂環(huán)境,建立頁巖氣水平井分段壓裂過程中接近井下實際情況的壓裂段套管-水泥環(huán)-巖石的力學(xué)模型,運用彈塑性力學(xué)理論求解高內(nèi)壓下同心水泥環(huán)理論解,并通過共軛函數(shù)定義雙曲坐標軸建立偏心水泥環(huán)力學(xué)模型并進行求解；對水泥環(huán)的損壞機理進行研究分析給出頁巖氣水平井偏心情況下滿足施工條件的水泥環(huán)力學(xué)性能參數(shù)；應(yīng)用彈性力學(xué),斷裂力學(xué)相關(guān)理論建立了頁巖氣水平井壓裂段固井界面應(yīng)力擴展模型,分析了在高內(nèi)壓壓裂的情況水泥環(huán)第二膠結(jié)面失效長度,及其影響固井界面失效長度的因素,并針對固井界面影響因素,提出了保障水泥環(huán)力學(xué)完整性的施工措施和為了防止壓裂液竄槽所必須滿足的射孔間距,最后設(shè)計了提高水泥環(huán)居中程度的自適應(yīng)套管變徑扶正器,并對扶正器的關(guān)鍵部件進行有限元力學(xué)模擬分析,確保其現(xiàn)場施工的適用性。本論文系統(tǒng)的研究了頁巖氣水平井水泥環(huán)的力學(xué)完整性,提出了-整套適用于頁巖氣水平井高內(nèi)壓壓裂過程中水泥環(huán)完整性的研究方法,給出了滿足70MPa壓裂環(huán)境下水泥環(huán)的力學(xué)性能參數(shù),為了防止壓裂過程中的竄槽保證分段壓裂效果,對施工參數(shù),射孔間距等進行了優(yōu)化,最后設(shè)計了自適應(yīng)套管變徑扶正器保證套管居中度,對保證頁巖氣水平井大規(guī)模壓裂情況下水泥環(huán)的力學(xué)完整性有著重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：頁巖氣 水平井 水泥環(huán) 固井界面 竄槽 扶正器
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE256
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-13
• 1.1 研究目的及意義7
• 1.2 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展狀況7-10
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀7-9
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 主要研究內(nèi)容和研究思路10-12
• 1.3.1 研究內(nèi)容10
• 1.3.2 研究思路10-12
• 1.4 主要研究成果和創(chuàng)新點12-13
• 1.4.1 論文取得的研究成果12
• 1.4.2 論文創(chuàng)新點12-13
• 第2章 頁巖氣水平井壓裂段水泥環(huán)完整性研究13-38
• 2.1 地應(yīng)力對水泥環(huán)完整性的影響13-17
• 2.2 壓裂段高內(nèi)壓作用下水泥環(huán)受力模型17-30
• 2.2.1 壓裂段高內(nèi)壓作用下同心水泥環(huán)受力模型17-23
• 2.2.2 壓裂段高內(nèi)壓作用下偏心水泥環(huán)受力模型23-30
• 2.3 頁巖氣水平井水泥環(huán)破壞準則分析30-33
• 2.4 高內(nèi)壓作用下水泥環(huán)完整性影響因素33-37
• 2.4.1 彈性模量對水泥環(huán)完整性的影響33-34
• 2.4.2 泊松比對水泥環(huán)完整性的影響34-35
• 2.4.3 內(nèi)壓力對水泥環(huán)完整性的影響35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 頁巖氣水平井壓裂固井界面竄流機理38-74
• 3.1 壓裂井段固井膠結(jié)面失效因素分析38-39
• 3.2 頁巖氣水平井固井界面裂縫擴展力學(xué)模型39-64
• 3.2.1 裂縫擴展模型的建立39-41
• 3.2.2 應(yīng)力強度因子的計算41-45
• 3.2.3 頁巖氣水平井固井界面裂縫擴展壓力計算45-50
• 3.2.4 壓裂液在裂縫尖端處的壓力分析50-64
• 3.3 固井界面失效長度分析64-73
• 3.3.1 多級壓裂竄流井基本情況64-67
• 3.3.2 固井界面失效長度分析67-73
• 3.4 本章小結(jié)73-74
• 第4章 提高壓裂過程封固段固井質(zhì)量的工藝74-81
• 4.1 提高壓裂過程封固段固井質(zhì)量工藝原理74-75
• 4.2 自適應(yīng)變徑套管扶正器工藝原理75
• 4.3 新型套管扶正器核心部件強度校核75-80
• 4.3.1 本體76-77
• 4.3.2 液缸77-78
• 4.3.3 活塞78-79
• 4.3.4 扶正塊79-80
• 4.4 本章小結(jié)80-81
• 第5章 結(jié)論與建議81-82
• 5.1 結(jié)論81
• 5.2 建議81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及授權(quán)專利86

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1 楊恒林;陳勉;金衍;張廣清;;套管水泥環(huán)剛度與強度對抗擠性能影響分析[J];天然氣工業(yè);2006年11期

2 曾德智;林元華;李雙貴;施太和;;非均勻地應(yīng)力下水泥環(huán)界面應(yīng)力分布規(guī)律研究[J];石油鉆探技術(shù);2007年01期

3 張建忠;張志全;于洋洋;魏勇;張軍杰;榮杰;段錚;;非均勻地應(yīng)力下套管水泥環(huán)受力研究[J];斷塊油氣田;2007年02期

4 陳朝偉;殷有泉;;水泥環(huán)對套管載荷影響的理論研究[J];石油學(xué)報;2007年03期

5 李雙貴;曾德智;林元華;易浩;劉曉平;;水泥環(huán)對套管外載的影響規(guī)律研究[J];西部探礦工程;2007年11期

6 王耀鋒;李軍強;楊小輝;王水航;高曉剛;;水泥環(huán)彈性模量和泊松比與地層性質(zhì)匹配關(guān)系研究[J];石油鉆探技術(shù);2008年06期

7 周兵;姚曉;華蘇東;;套管試壓對水泥環(huán)完整性的影響[J];鉆井液與完井液;2009年01期

8 賈春雨;代曉宇;;橢圓水泥環(huán)厚度和彈性模量對套管受力的影響分析[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年02期

9 趙鵬;趙志寶;劉樂華;;水泥環(huán)缺失對套管損壞的影響分析[J];油氣田地面工程;2009年10期

10 沈曉濱;;動載荷條件下水泥環(huán)損傷原因分析[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年05期

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1 潘沈潔;王曉;呂兆遠;;均勻地應(yīng)力下水泥環(huán)對鋼套管的影響[A];北京力學(xué)會第18屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

2 鄭友志;郭小陽;梁濤;李早元;張智勇;;混合材水泥石微觀結(jié)構(gòu)對其聲學(xué)特性的影響[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（10）[C];2007年

3 徐平;李小春;王小明;方志明;;平面SH波作用下套管-水泥環(huán)的動力響應(yīng)[A];第十二次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會會議論文摘要集[C];2012年

4 車小花;李俊;喬文孝;;固井水泥環(huán)周向不均勻性對套管井中偶極源聲場的影響[A];2008年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

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1 思源;四大戰(zhàn)略提升水泥環(huán)保產(chǎn)業(yè)[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2004年

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2 聶臻;水泥環(huán)密封失效機理研究及應(yīng)用[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

3 楊志伏;基于水泥凝固過程的油井結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

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1 肖蘇慧;固井水泥環(huán)對套管抗擠壓性能的分析與研究[D];山東大學(xué);2015年

2 王澤凡;水壓作用下套管井的應(yīng)力分析與流體竄槽機制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

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  本文關(guān)鍵詞：頁巖氣水平井壓裂水泥環(huán)力學(xué)完整性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：274066