页岩气井压裂套管变形评价及水泥环性能优化

摘要

页岩气井在水力压裂过程中出现了大量套管变形(套变),对页岩气井压裂施工和单井产量造成不利影响。基于套变井统计分析、井径测井解释、微地震解释等,揭示页岩气井套变主要机理。建立裂缝滑移作用下页岩气井筒力学模型,分析了页岩气井筒力学响应及桥塞遇阻机制。通过敏感性分析探讨了水泥环性能优化方法。结果表明:压裂诱发的裂缝滑移对套管产生了剪切与拉伸作用,引起套管出现较大的转角和曲率(狗腿度),"压裂套变狗腿"阻碍了桥塞等工具顺利下入。使用低弹性模量的水泥环能够显著地降低裂缝滑移作用下套变狗腿度。建议在断层/天然裂缝带上下2.0 m采用弹性模量小于1.0 GPa的改性水泥环,可降低压裂过程套变及工具遇阻的故障率。