暂堵大裂缝防治页岩气水平井套管变形的理论与方法

自2013年底中国开始进行页岩气工业开发以来,不少页岩气水平井都发生了套管变形,严重影响了页岩气开发的效率和效益。为了防治页岩气水平井套管变形,在明确套管变形是水力压裂过程中诱发断层和裂缝(以下简称断-裂)发生剪切活动而造成的基础上,依据广义剪切活动准则,重点分析了水力压裂的流体压力对断-裂剪切活动的影响,建立了地应力状态下压裂液选择流体通道的综合判据,定量分析了天然裂缝流动能力的影响因素,为暂堵大裂缝提供了理论依据;进而依据活动性系数(f_(a))和断-裂规模将断-裂的风险级别分为3级,制订了不同风险级别断-裂的暂堵时机。研究结果表明:①大裂缝是压裂液漏失的高速流动通道;②控制压裂液沿大裂缝漏失可以有效防治套管变形;③复合暂堵可以切断或阻隔压裂液沿大裂缝漏失。现场开展了19口井暂堵大裂缝的试验,套管变形率由试验前的50.4%下降至15.8%,取得了良好的成效,套管变形防治工作取得了重大的进展。结论认为,暂堵大裂缝是页岩气开发过程中防治套管变形的有效手段,值得进一步推广应用。