我國頁巖氣勘探開發(fā)正處于重要階段,但水力壓裂過程中套管變形失效的問題嚴重影響了開發(fā)進程,大大限制了體積壓裂技術在頁巖氣開發(fā)過程中的應用與普及,造成了極大的經濟損失。然而目前國內外對這種“快速”的套管變形機理研究還不夠深入,因此亟待需要加強科研單位與現場的緊密聯系,盡快梳理出水力壓裂過程中套管變形失效的主要因素,并提出切實可行的解決方案。在廣泛調研國內外各科研機構研究進展的基礎上,本文首先利用現場資料和有限元理論厘清了造成水力壓裂過程中套管變形失效的主要因素,得出天然裂縫/斷層是造成長寧-威遠地區(qū)頁巖氣水力壓裂過程中套管變形失效主要原因的重要結論;并在此基礎上,借助近幾十年來的經典地震學中的震源機制理論將水力壓裂、地震和套管變形聯系起來,推導出不同斷層模型下斷層滑移距離、矩震級和斷層尺度之間的關系方程,并計算得出出長寧-威遠地區(qū)發(fā)生套管變形失效的矩震級和斷層尺度大小;最后根據上述研究,分析水力壓裂過程中套管變形問題解決措施的思路和可行性,對現場進行指導。研究結果表明,天然裂縫/斷層滑動預測技術是解決水力壓裂過程中套管變形問題最重要的手段。在該技術尚未成熟之前,應加強地震解釋,識別斷層,在井眼軌道設計時,避開半徑為100~400 m的斷層。在壓裂施工期間實時監(jiān)測微地震信號,當出現震級為2.0~3.5的微地震信號時,應暫停壓裂作業(yè),處理井下異常后再進行壓裂作業(yè)。本文研究內容對現場應用有重要指導意義,對于頁巖氣勘探開發(fā)進程有著積極的作用。
【學位單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE931.2;TE377
【部分圖文】：

圖 1.1 中國頁巖氣勘探開發(fā)重要事件與發(fā)展階段劃分圖[1]Fig. 1.1 The important events and stages of China's shale gas exploration and development迄今[2]，中國共有頁巖氣探礦權區(qū)塊 54 個，面積約 17×104km2，20 余家國內外企業(yè)在 11 個省區(qū) 5 大沉積盆地（區(qū)）開展頁巖氣勘探開發(fā)，累計完成二維地震2.2×104km、三維地震 2134 km2，鉆井 800 余口，壓裂試氣 270 余口井獲頁巖氣流。在四川盆地發(fā)現五峰組—龍馬溪組特大型頁巖氣區(qū)，涪陵、長寧、威遠 3 大頁巖氣田累計探明頁巖氣地質儲量 5 441.29×108m3，實現頁巖氣工業(yè)化開采，年產量逾 40×108m3。

圖 1.2 中國頁巖氣主要單井初始測試產量統(tǒng)計直方圖[1]Fig. 1.2 Statistical histogram of single well initial test yield of China’s Shale Gas目前，長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)進入規(guī)�；_采階段。截至 2017 年 5月 6 日，中國石油長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)累計產氣量已突破 40 億立方米。自 2014 年規(guī)模建產以來，示范區(qū)已累計投產平臺 28 個、水平井 136 口，目前日產氣 750 萬立方米�！笆濉蹦�，中石油西南油氣田計劃建成天然氣 300 億立方米大氣區(qū)，預計 2020 年四川省頁巖氣年產量將達到 100 億立方米�？墒�，隨著開發(fā)規(guī)模的日益加大，在開發(fā)改造過程中遇到的問題日益突出，特別是水平井體積壓裂過程中，部分井出現了套管變形，導致壓裂過程中不能順利下入橋塞、連續(xù)油管不能順利鉆磨橋塞等情況，影響了后續(xù)作業(yè)及時開展。因此，亟待針對水平井套管變形的機理和原因進行研究分析，進一步提高作業(yè)時效，實現規(guī)模化、高效開發(fā)。

圖 1.2 中國頁巖氣主要單井初始測試產量統(tǒng)計直方圖[1]Fig. 1.2 Statistical histogram of single well initial test yield of China’s Shale Gas目前，長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)進入規(guī)�；_采階段。截至 2017 年 5月 6 日，中國石油長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)累計產氣量已突破 40 億立方米。自 2014 年規(guī)模建產以來，示范區(qū)已累計投產平臺 28 個、水平井 136 口，目前日產氣 750 萬立方米�！笆濉蹦�，中石油西南油氣田計劃建成天然氣 300 億立方米大氣區(qū)，預計 2020 年四川省頁巖氣年產量將達到 100 億立方米。可是，隨著開發(fā)規(guī)模的日益加大，在開發(fā)改造過程中遇到的問題日益突出，特別是水平井體積壓裂過程中，部分井出現了套管變形，導致壓裂過程中不能順利下入橋塞、連續(xù)油管不能順利鉆磨橋塞等情況，影響了后續(xù)作業(yè)及時開展。因此，亟待針對水平井套管變形的機理和原因進行研究分析，進一步提高作業(yè)時效，實現規(guī)�；�、高效開發(fā)。

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本文編號：2818970