我國(guó)頁(yè)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(yán)重影響了開發(fā)進(jìn)程,大大限制了體積壓裂技術(shù)在頁(yè)巖氣開發(fā)過程中的應(yīng)用與普及,造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。然而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)這種“快速”的套管變形機(jī)理研究還不夠深入,因此亟待需要加強(qiáng)科研單位與現(xiàn)場(chǎng)的緊密聯(lián)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(shí)可行的解決方案。在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外各科研機(jī)構(gòu)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,本文首先利用現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)地區(qū)頁(yè)巖氣水力壓裂過程中套管變形失效主要原因的重要結(jié)論;并在此基礎(chǔ)上,借助近幾十年來的經(jīng)典地震學(xué)中的震源機(jī)制理論將水力壓裂、地震和套管變形聯(lián)系起來,推導(dǎo)出不同斷層模型下斷層滑移距離、矩震級(jí)和斷層尺度之間的關(guān)系方程,并計(jì)算得出出長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)生套管變形失效的矩震級(jí)和斷層尺度大小;最后根據(jù)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)。研究結(jié)果表明,天然裂縫/斷層滑動(dòng)預(yù)測(cè)技術(shù)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(shù)尚未成熟之前,應(yīng)加強(qiáng)地震解釋,識(shí)別斷層,在井眼軌道設(shè)計(jì)時(shí),避開半徑為100~400 m的斷層。在壓裂施工期間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微地震信號(hào),當(dāng)出現(xiàn)震級(jí)為2.0~3.5的微地震信號(hào)時(shí),應(yīng)暫停壓裂作業(yè),處理井下異常后再進(jìn)行壓裂作業(yè)。本文研究?jī)?nèi)容對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用有重要指導(dǎo)意義,對(duì)于頁(yè)巖氣勘探開發(fā)進(jìn)程有著積極的作用。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE931.2;TE377
【部分圖文】：

圖 1.1 中國(guó)頁(yè)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(guó)共有頁(yè)巖氣探礦權(quán)區(qū)塊 54 個(gè)，面積約 17×104km2，20 余家國(guó)內(nèi)外企業(yè)在 11 個(gè)省區(qū) 5 大沉積盆地（區(qū)）開展頁(yè)巖氣勘探開發(fā)，累計(jì)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(yè)巖氣流。在四川盆地發(fā)現(xiàn)五峰組—龍馬溪組特大型頁(yè)巖氣區(qū)，涪陵、長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn) 3 大頁(yè)巖氣田累計(jì)探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量 5 441.29×108m3，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣工業(yè)化開采，年產(chǎn)量逾 40×108m3。

圖 1.2 中國(guó)頁(yè)巖氣主要單井初始測(cè)試產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)直方圖[1]Fig. 1.2 Statistical histogram of single well initial test yield of China’s Shale Gas目前，長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)進(jìn)入規(guī)�；_采階段。截至 2017 年 5月 6 日，中國(guó)石油長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)累計(jì)產(chǎn)氣量已突破 40 億立方米。自 2014 年規(guī)模建產(chǎn)以來，示范區(qū)已累計(jì)投產(chǎn)平臺(tái) 28 個(gè)、水平井 136 口，目前日產(chǎn)氣 750 萬立方米�！笆濉蹦惺臀髂嫌蜌馓镉�(jì)劃建成天然氣 300 億立方米大氣區(qū)，預(yù)計(jì) 2020 年四川省頁(yè)巖氣年產(chǎn)量將達(dá)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(xiàn)了套管變形，導(dǎo)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(shí)開展。因此，亟待針對(duì)水平井套管變形的機(jī)理和原因進(jìn)行研究分析，進(jìn)一步提高作業(yè)時(shí)效，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、高效開發(fā)。

圖 1.2 中國(guó)頁(yè)巖氣主要單井初始測(cè)試產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)直方圖[1]Fig. 1.2 Statistical histogram of single well initial test yield of China’s Shale Gas目前，長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)進(jìn)入規(guī)�；_采階段。截至 2017 年 5月 6 日，中國(guó)石油長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)累計(jì)產(chǎn)氣量已突破 40 億立方米。自 2014 年規(guī)模建產(chǎn)以來，示范區(qū)已累計(jì)投產(chǎn)平臺(tái) 28 個(gè)、水平井 136 口，目前日產(chǎn)氣 750 萬立方米�！笆濉蹦惺臀髂嫌蜌馓镉�(jì)劃建成天然氣 300 億立方米大氣區(qū)，預(yù)計(jì) 2020 年四川省頁(yè)巖氣年產(chǎn)量將達(dá)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(xiàn)了套管變形，導(dǎo)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(shí)開展。因此，亟待針對(duì)水平井套管變形的機(jī)理和原因進(jìn)行研究分析，進(jìn)一步提高作業(yè)時(shí)效，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、高效開發(fā)。

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本文編號(hào)：2818970