页岩气井多级压裂过程中地应力变化对套管载荷的影响

摘要

近年来,页岩气水平井多级压裂过程中的套管变形问题日渐突出,导致后续压裂施工发生大量丢段、弃段,严重影响了页岩气井产量。考虑到页岩气井变形点普遍分布在套管跟端位置,因此认为多级压裂过程中的应力累积可能是导致套管变形的主要原因,针对该观点对多级压裂过程中的近井筒地应力变化规律及其对套管载荷的影响展开研究。首先,统计分析了威荣区块套管变形形状特征和分布特征;然后以威荣M井为例,建立多级压裂数值模型,计算近井地应力随压裂级数的变化规律;在此基础上,以最后一级压裂段作为研究对象,建立套管-水泥环-地层组合体模型,研究不同地应力条件下套管载荷的大小。研究结果表明:在多级水力裂缝起裂和扩展过程中,多级压裂产生的诱导应力会对后续压裂段产生影响,导致近井筒地应力发生非均匀累积;随着多级压裂过程中地应力累积的影响,研究点处的套管等效应力逐渐增加。该研究成果可为多级压裂过程中套管完整性控制提供参考。