董文涛，申瑞臣，梁奇敏，张弘，代宇

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油集团钻井工程技术研究院，北京102206）

体积压裂套管温度应力计算分析

董文涛1，2，申瑞臣2，梁奇敏1，张弘1，代宇1

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油集团钻井工程技术研究院，北京102206）

体积压裂过程中大量压裂液经套管持续注入使井筒温度产生较大变化，温度变化引起的套管热应力对体积压裂过程中井筒完整性有较大影响。以我国南方某页岩气井体冬季、夏季体积压裂中井筒降温情况为例，文中对体积压裂过程中井筒降温情况进行了计算，计算结果表明，体积压裂过程中井筒降温幅度较大，最大温度降低值近76℃。针对体积压裂中套管温度应力问题，文中基于热传导理论及热弹性力学理论，建立了体积压裂中套管温度应力计算模型。同时，推导了体积压裂中温度影响下套管抗外挤强度计算公式。依据推导的公式，对体积压裂过程中套管抗外挤强度进行了校核分析，计算结果显示，温度应力对套管抗外挤强度有较大影响，冬季施工过程中温度应力使套管抗拉强度降低23%，内压与温度应力联合作用下，套管抗外挤强度降19%。

体积压裂；套管强度；计算模型；页岩气

石油钻采技术在常规与非常规油气领域不断发展的同时，人们关于套管温度应力的认识也不断提高。深井作业管柱热应力、稠油热采套管热应力膨胀等问题不断向石油工作者提出挑战［1-2］。页岩气开发体积压裂过程中［3-4］，大量压裂液持续注入引起井筒温度较大变化，温度变化产生的附加应力致使套管强度降低，对井筒完整性有重要影响。……