頁巖氣水平井多級壓裂過程中套管變形研究綜述

席 巖，李 軍，柳貢慧，2，曾義金，李劍平

(1.中國石油大學，北京 102249；2.北京工業大學，北京 100022；3.中國石化石油工程技術研究院，北京 100029；4.中國石油測井有限公司，陜西 西安 710000)

0 引 言

水平井技術和多級壓裂工藝是頁巖氣開發的主要手段[1-7]。水平井較長的水平段使得儲層力學性質沿井筒方向變化差異大，多級壓裂施工使得套管壓力、溫度劇變，導致水平段套管處于復雜、極端的力學環境中，極易發生變形[8-15]。目前，美國、加拿大和中國在頁巖氣井壓裂過程中均出現了套管變形，導致施工作業成本增加、單井產能降低。針對該問題，國內外學者開展了研究：沈新普[16]認為，壓裂時的高內壓是誘發套管變形的決定因素；Lian、于浩等[17-20]指出，壓裂過程中地應力的重分布誘發了套管變形；蔣可、李黔等[21]認為，套管偏心和水泥環缺失導致應力集中超過套管屈服強度，進而導致套管變形；田中蘭、Yan、Xi等[22-24]指出，環空束縛水體積收縮和壓力劇降導致套管內外壓力失衡進而引發套管變形；Liu、高德利等[25-26]認為，壓裂液進入套管與水泥環之間的微環隙，溫度和壓力交變作用下易形成局部載荷壓迫套管變形；陳朝偉[27-28]等經研究得出，斷層和層理發育是套管剪切變形的內因、水力壓裂是外因的結論；高利軍[29-30]等分析了套管剪切變形時裂縫傾角、套管壁厚等因素對套管變形的影響。以上研究主要分析了頁巖氣井壓裂過程中不同地質、工程因素對套管應力或者變形的影響，但在變形機理方面尚無一致結論。……