瞬态力-热耦合作用下水泥环形态对套管应力的影响

基于页岩气水平井压裂工程实际,采用解析法与数值法结合的方式,建立了压裂过程中井筒温度场计算模型和套管偏心、水泥环缺失有限元模型,据此研究瞬态力-热耦合作用下的水泥环形态对套管应力的影响。结果显示:1)页岩气井压裂过程中瞬态力-热耦合作用显著提高了套管应力;套管应力呈先升高后降低的动态变化,最大应力值出现在压裂初期。2)水泥环完整或套管偏心时,瞬态力-热耦合作用降低了套管应力周向分布不均匀差异;水泥环缺失时,套管应力随着缺失角、偏心距的增大而提高。研究结果对于精确计算页岩气井压裂过程中的套管应力具有重要意义。

温差变化对套管变形影响规律研究

套管变形已成为制约页岩油气发展的重要因素,不仅影响了储层开发进程,而且降低了油气井产量。为此,采用数值模拟的方法,通过温压耦合效应对套管应力的影响分析来研究温差变化对套管变形的影响规律。研究结果表明:压裂液注入温度比注入排量对套管应力的影响程度更高;在不同水泥环形态下,当管壁处水泥环出现缺失时,温降引起的套管应力增幅(30 MPa以下)较小,而其他部位在水泥环缺失或水泥环完整的情况下,应力增幅(70~90 MPa)较大,这种现象最终导致套管应力对水泥环形态的敏感度降低;压裂时温度影响套管应力的主要方式是套管内的热应力。所得结论可为页岩油气井现场施工中套管变形问题的分析提供理论指导。