水力压裂过程中水泥环裂缝扩展的数值模拟

摘要

射孔后水泥环孔周产生初始裂缝,压裂过程中裂缝的扩展为环空窜流的发生提供通道.针对此问题,根据水力压裂流固耦合理论计算水泥环径向裂缝在体积压裂过程中的扩展过程,分析了套管内压、水泥弹性模量、地层孔隙压力等参数对压裂过程中水泥环裂缝沿井筒轴向扩展长度的影响规律.结果表明:压裂中水泥环的裂缝扩展过程主要发生在压裂初期,且缝口与缝尖处的压差随着压裂的进行逐渐缩小.较高的地层孔隙压力、较低的套管内压与高模量水泥有利于减小水泥环径向裂缝的扩展长度,保证水泥环在井下的有效封固.研究结果可为水平井体积压裂的射孔簇间距与封隔段长的选取提供参考.