页岩气水平井压裂过程中环空带压研究综述

针对页岩气水平井多级压裂过程中出现的环空带压问题,考虑页岩地层各相异性以及压裂过程中的热-流-固耦合作用,运用数值模拟分析方法,计算了压裂过程中水泥环径向和切向应力瞬态变化,并利用Mohr-Coulomb准则对于水泥环密封失效进行了判定。研究结果表明:压裂过程中的热-流-固耦合作用提升了水泥环切向应力,易导致水泥环出现拉伸破坏;多级压裂的加卸载作用容易导致套管-水泥环界面出现累积塑性变形,导致微环隙出现形成气体上窜的通道。降低井筒内压、降低水泥环弹性模量、提高泊松比有助于降低水泥环切向应力,可以降低微环隙产生的风险。研究成果可为压裂过程中水泥环密封完整性设计及控制提供参考,具有重要理论和工程意义。