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预防套管变形的许用压裂注入压力计算方法

论文摘要

注入压力是页岩气储层改造设计中的关键参数之一,较高的注入压力有利于打开地层、顺利注入压裂液和支撑剂、尽快取得较大的储层改造体积,但如果注入压力过大则套管变形的风险也会明显增加。为此,以一个工程项目为实例,提出了在保障套管完整性前提下的注入压力安全窗口上限即最大安全注入压力值的数值计算格式,并以四川盆地威远区块某页岩气井为例进行了验证计算。研究内容包括:(1)建立区块尺度的初始精细地应力场的三维有限元模型;(2)建立引入地层刚度非对称特性的初级子模型,以此来模拟裂缝分布的非对称属性;(3)建立包含套管、水泥环和地层材料属性的二级子模型;(4)利用子模型计算不同的注入载荷压裂引起的套管变形,判断得到满足套管变形安全要求的最大许用压裂注入压力。实例井的计算结果表明,当注入压力为80 MPa时,固井质量差、裂缝分布不对称的时候,得到的套管上最大位移点的水平位移值、垂直位移值明显小于90 MPa时的变形量,依据P110套管钢材的屈服极限判断此时的套管变形为弹性应变,该注入压力是安全的。结论认为,采用该计算方法得到的结果与工程实际吻合度高,具有合理的精度和准确性。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 模型理论
  •   1.1 模型中的非对称特性的来源
  •   1.2 模型中考虑的影响套管变形的3个主要因素
  •   1.3 数值建模的步骤及要求
  • 2 工程实例
  •   2.1 输入参数
  •     2.1.1 初始地应力场及初始地层孔隙压力场取值
  •     2.1.2 水泥环取值
  •     2.1.3 地层的材料特性取值
  •     2.1.4 裂缝发育一侧地层的刚度取值
  •     2.1.5 压裂施工注入压力输入参数取值
  •   2.2 整体模型的边界条件
  •   2.3 有限元网格
  •     2.3.1 整体模型
  •     2.3.2 初级子模型
  •     2.3.3 二级子模型
  •   2.4 数值计算结果与分析
  • 3 结论与建议

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 沈新普,张平

    关键词: 水力压裂,注入压力,套管完整性,页岩气储层,水泥环,地应力,子模型,计算方法,威远区块

    来源: 天然气工业 2019年01期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 中国石油大学(华东),中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术部

    基金: 国家自然科学基金面上项目“非常规天然气开采中关键力学问题理论与试验研究”(编号:11272216)

    分类号: TE377

    页码: 87-96

    总页数: 10

    文件大小: 4168K

    下载量: 231

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/e4c4c12cc438c1acdafbb516.html