四川盆地昭通页岩气水平井水力压裂套管外载分析

摘要

针对昭通页岩气示范区水力压裂过程中的套管损坏问题,基于套管变形特征及理论分析,建立了套管-水泥环-地层组合体数值模型,研究温度效应、裂缝网络诱导应力、微裂隙、地层滑移及固井质量等因素增大套管外载的作用机制。研究表明:水力压裂导致压裂改造区域地应力场非均匀变化,并在水平井跟端及中部区域大幅增加地应力场及最大水平地应力与垂向地应力差;裂缝网络诱导应力、温度效应、微裂隙、地层滑移及固井质量缺陷均会增大套管外载,其中,水力压裂产生的诱导应力增加套管外载的作用最为显著,这可能是水平井跟端及中部区域套管损坏概率高的主要原因;由于高施工压力及高应力差,昭通区域层理、天然裂缝等弱面在水力压裂过程中易发生剪切滑移,当弱面与井筒夹角为45°时,套管变形量及受力最大。该研究结果可为页岩气田水平井套管强度设计及套管变形预防提供指导。