刘 奎 高德利 王宴滨 刘永升

局部载荷对页岩气井套管变形的影响

刘 奎 高德利 王宴滨 刘永升

中国石油大学石油工程教育部重点实验室

对四川盆地长宁区块页岩气水平井固井质量的分析结果认为：压裂过程的温度应力及由套管内压周期性变化导致的局部载荷是页岩气井套管变形的主要因素。为此建立了套管在局部载荷作用下应力计算模型，借助有限元数值方法分析了该区块目前使用的套管在局部载荷作用下的受力与变形情况，并讨论了在局部载荷线性增加时，局部载荷范围、套管壁厚、套管外径对现场使用的P110套管受力与变形的影响。结果表明：①载荷范围为45°时的套管变形最大，增加套管壁厚及减小套管外径有利于减小套管变形；②局部等效载荷为40 MPa时的套管径向变形量为4.8 mm，且套管壁厚应大于13 mm才能保证套管不发生屈服变形。通过对现场页岩气井数据的分析，考虑局部载荷作用，认为该区块目前使用的套管壁厚不能满足要求，需要增加壁厚。结论认为，为防止局部载荷的产生、减小套管变形，需要优化井眼轨道设计以合理钻遇天然裂缝发育的岩层，提高固井质量。该研究成果对于页岩气水平井套管设计具有参考价值。

四川盆地 长宁区块 页岩气 压裂 载荷 套管变形 数值模拟 固井 水泥环 套管设计

四川威远、长宁区块页岩气井中水平段套管在压裂过程中发生了严重的屈服变形，2015年以前已完成压裂的33口井中已有13口井在压裂过程中出现了不同程度的套管变形或损坏，严重影响到四川页岩气的高效开发。……