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题名页岩油气井多级压裂温压耦合套管应力演化规律
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作者
李辉
李军
连威
张辉
刘金璐
张俊成
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机构
中国石油大学(北京)石油工程学院
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出处
《断块油气田》
2025年第5期781-789,共9页
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基金
国家自然科学基金联合基金重点支持项目“四川盆地深层超深层气井环空带压预防与管控基础研究”(U22A20164)
“金属封隔层井下原位生成机理与控制方法研究”(U23B2081)
+1 种基金
国家自然科学基金联合基金集成项目“复杂环境下水泥环全生命周期密封理论与控制方法”(U22B6003)
国家自然科学基金青年基金项目“页岩气井多级压裂诱发断层滑移量化计算模型与套管变形控制方法研究”(52204018)。
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文摘
页岩油气井多级压裂过程中,井筒管柱处于多轮次压力冲击和热应力循环载荷的复杂力学环境,明确多级压裂过程中的套管受力情况对预测套管寿命至关重要。文中基于井筒流动理论和传热学原理,以及多级压裂过程中压力循环次数及温度交替变化规律,建立了不同工况下的套管-水泥环-地层三维有限元模型,分析了多级压裂过程中套管应力演化规律,预测了非射孔段和射孔段套管应力随压裂时间的变化趋势,并针对关键影响因素进行了分析。结果表明:多级压裂过程中,井筒温度呈周期性波动递减变化,30级压裂后,套管跟端温度由122.0℃降到81.5℃,降低了33.2%;套管应力随压裂液注入排量的增大呈非线性增大,随压裂液注入温度的升高呈线性减小,随压裂级数的增加呈对数函数变化规律,30级压裂后,套管射孔段比非射孔段最大Mises应力增大了87.45%;随套管屈服强度的降低、射孔孔眼直径的增大以及射孔密度的增加,套管孔间应力干扰明显增强,压裂后,套管屈服裕度降低,射孔相位角为60°时套管屈服裕度最大。该研究结果对多级压裂过程中的射孔参数优化、套管变形分析及套管剩余寿命预测有重要意义。
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关键词
多级压裂
井筒温压场
瞬态热-力耦合
应力预测
屈服裕度
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Keywords
multi-stage fracturing
wellbore temperature and pressure field
transient thermo-mechanical coupling
casing load prediction
yield margin
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分类号
TE21
[石油与天然气工程]
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