页岩气水平井开发套管变形的地质力学机理及其防治对策

摘要

自2014年我国开始进行大规模的页岩气工业开发活动以来,四川盆地西南部有不少页岩气水平井都发生了套管变形,然而采用套管工程力学的手段去治理却没有取得明显的成效.为了破解页岩气水平井套管变形的难题,基于"广义剪切活动准则"这一构造地质和地质力学的基础理论,详细解剖了该区的套管变形现象、明确了套管变形的机理,进而提出了防治套管变形的对策与措施.研究结果表明:①套管变形是在注水压裂过程中,流体(水)压力传递到断层和裂缝(断-裂)面上,诱发地层产生剪切滑移并作用到套管上使其发生变形的结果,套管变形现象符合剪切变形的特征;②套管变形地质力学研究的内容包括——识别可能出现活动的断-裂(套变风险点)、断-裂的潜在活动能力、断-裂的剪切滑移量、套管变形与地层剪切变形的耦合关系(固井水泥环对地层变形的传递程度);③防止压裂液大量进入断-裂(如暂堵大裂缝的措施)、让压裂液造缝而不沿断-裂流失是防治套管变形的根本措施;④所开展的控制压裂液流失的大裂缝暂堵工程现场试验,取得了防治套管变形的良好成效,使套管变形的不利局面得以有效扭转.结论认为,页岩气开发所引发的套管变形问题是可以得到防治的.