近年來隨著頁巖氣藏的大規(guī)模開發(fā),在水平井多級(jí)分簇壓裂過程中套管損壞問題頻繁出現(xiàn),給后續(xù)壓裂施工造成一系列問題,甚至減少壓裂段數(shù),降低了單井產(chǎn)能。雖然國內(nèi)外許多學(xué)者已對(duì)壓裂過程中套管損壞的問題進(jìn)行了一系列的研究分析,提出了壓裂過程中套管損壞機(jī)理,但是沒有結(jié)合頁巖氣井大規(guī)模多級(jí)分簇壓裂的特點(diǎn),沒有考慮到壓裂過程中多種因素的相互影響,所提出的套管損壞機(jī)理存在較大的局限性。本文在廣泛調(diào)研國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,分析壓裂過程中套管變形損壞發(fā)生的位置、時(shí)機(jī)以及變形形態(tài),以研究壓裂過程中井筒溫度分布和基于Weibull分布的統(tǒng)計(jì)損傷頁巖本構(gòu)模型為基礎(chǔ),建立了頁巖氣水平井多級(jí)分簇壓裂過程中熱-流-固三場(chǎng)耦合的數(shù)學(xué)模型,并利用有限元方法進(jìn)行求解,分析壓裂過程中各種影響因素對(duì)套管-水泥環(huán)-地層組合體受力的影響,確定頁巖氣水平井壓裂過程中套管損壞的機(jī)理并提出相應(yīng)的防治技術(shù)措施。研究結(jié)果表明:壓裂過程中壓裂液與套管內(nèi)壁的摩擦生熱量不能忽略;壓裂過程中套管內(nèi)壁溫度在20min左右時(shí)幾乎降低到壓裂液溫度,20min后套管溫度下降幅度趨于穩(wěn)定;水平段跟端套管在壓裂過程中溫度變化最大,產(chǎn)生的熱應(yīng)力也最大,其抗擠強(qiáng)度降低最大,最容易被剪切變形;頁巖儲(chǔ)層宏細(xì)觀損傷發(fā)育,低強(qiáng)度的層理面導(dǎo)致頁巖強(qiáng)度呈現(xiàn)各向異性,且取心角為30°時(shí)軸向抗壓強(qiáng)度最低;基于Weibull分布的統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型能夠較好地模擬真實(shí)巖心在外力條件下的變形情況,且地下受壓地層損傷因子隨應(yīng)變線性增加;非均勻地應(yīng)力、頁巖地層損傷、井筒溫度變化和泵壓對(duì)套管所受有效應(yīng)力影響較大;頁巖氣水平井多級(jí)壓裂過程中隨著壓裂進(jìn)行,靠近跟端地層出現(xiàn)應(yīng)力集中,且越靠近跟端應(yīng)力集中越嚴(yán)重,跟端部分套管優(yōu)先變形損壞;水平井由趾端向跟端壓裂過程中,泵入地層的壓裂液和地層由于溫度變化產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力被超低滲頁巖阻擋造成在跟端逐漸積累;提高水平段靠近跟端部分套管強(qiáng)度可有效降低壓裂過程中套管損壞機(jī)率。本文的研究結(jié)果為頁巖氣水平井壓裂過程中跟端附近套管損壞提供了理論依據(jù),同時(shí)為頁巖氣水平井壓裂過程中維持井筒完整性提供了指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE931.2
【部分圖文】：

圖２－１井下頁巖巖樣逡逑對(duì)于頁巖來說，由于頁巖儲(chǔ)層中天然微裂縫和層理大量發(fā)育，如圖２－１所示，導(dǎo)致逡逑

圖２－２多級(jí)分簇射孔壓裂示意圖逡逑在壓裂過程中，第一段，也即水平段趾端，采用連續(xù)油管下入射孔槍，射孔后進(jìn)行逡逑

圖２－３長寧－威遠(yuǎn)頁巖氣示范區(qū)內(nèi)某井套管變形后測(cè)井解釋結(jié)果［６３］逡逑從圖２－３中可以看出壓裂過程中＜Ｄ１２７ｍｍ套管損壞形式為套管剪切破壞

【參考文獻(xiàn)】

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2 田中蘭;石林;喬磊;;頁巖氣水平井井筒完整性問題及對(duì)策[J];天然氣工業(yè);2015年09期

3 戴強(qiáng);;頁巖氣井完井改造期間生產(chǎn)套管損壞原因初探[J];鉆采工藝;2015年03期

4 趙怡晴;劉紅巖;呂淑然;張力民;;基于宏觀和細(xì)觀缺陷耦合的節(jié)理巖體損傷本構(gòu)模型[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年04期

5 莊茁;柳占立;王永亮;;頁巖油氣高效開發(fā)中的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵力學(xué)問題[J];力學(xué)季刊;2015年01期

6 黃桃;蒲曉林;羅霄;于浩;徐生江;;基于流固耦合理論的泥頁巖井壁穩(wěn)定性分析[J];石油天然氣學(xué)報(bào);2014年10期

7 時(shí)賢;程遠(yuǎn)方;蔣恕;蔡?hào)|升;張濤;;頁巖微觀結(jié)構(gòu)及巖石力學(xué)特征實(shí)驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2014年S2期

8 王六鵬;李琪;;垂直井筒壓裂溫度場(chǎng)分布理論和計(jì)算方法研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年35期

9 賈長貴;陳軍海;郭印同;楊春和;徐敬賓;王磊;;層狀頁巖力學(xué)特性及其破壞模式研究[J];巖土力學(xué);2013年S2期

10 盛金昌;劉繼山;許孝臣;詹美禮;;頁巖鉆孔過程中的流固熱化學(xué)耦合模型[J];工程力學(xué);2009年12期

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1 王永亮;柳占立;莊茁;;熱膨脹模擬頁巖分段水力壓裂的套管損壞有限元分析[A];北京力學(xué)會(huì)第21屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨北京振動(dòng)工程學(xué)會(huì)第22屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

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1 李銘輝;真三軸應(yīng)力條件下儲(chǔ)層巖石的多物理場(chǎng)耦合響應(yīng)特性研究[D];重慶大學(xué);2016年

2 魏晨慧;熱流固耦合條件下煤巖體損傷模型及其應(yīng)用[D];東北大學(xué);2012年

3 徐嚴(yán)波;水平井水力壓裂基礎(chǔ)理論研究[D];西南石油學(xué)院;2004年

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1 于浩;體積壓裂過程中套管失效機(jī)理研究[D];西南石油大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2811817