张广清，赵振峰，王笑笑

中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 昌平 102249

引言

自20 世纪后期开始，水平井技术在世界各国得到广泛重视，在北海Danish 低渗透油气田中进行了应用。目前水平井分段压裂技术已成为非常规油气藏的主要改造手段[1]。

中国从20 世纪后期开始研究水平井分段压裂技术，之后不断取得完善，主要依据地质特点和井网部署，进行压裂施工参数优化[2-3]。21 世纪中国开始在水平井压裂中使用机械隔离工具。目前，水平井分段压裂逐渐成熟，从单井压裂到井组压裂、大平台压裂，在压裂效率和成本控制方面积累了丰富的经验[4]。但水平井压裂伴随出现了大量套管损坏的问题[5-6]，随着研究深入，推动了压裂过程中套管损坏的认识，包括地层因素[7-9]、压裂施工因素[10-11]、页岩与高温流体的作用对套管的影响[12-13]，并建立了多种现场计算方法[14-17]和优化工艺[18]。

套管所受外载与套管-水泥环-地层系统有关，殷有泉等[19]建立了套管-地层系统的弹性解析模型，并采用塑性模型描述当外载超过套管和岩石弹性极限后的行为。陈朝伟等[7]等给出了套管或地层进入塑性时的塑性半径的表达式，其中，地层和套管分别应用Mohr-Coulomb 准则以及Treaca准则[20-21]。

水平井多段压裂过程中水泥环完整性与套管完整性关系密切。主要采用的数值模拟方法包括有限元[22]和离散元方法，其中，有限元方法属于连续介质的研究范畴，可以模拟水泥环的弹性和塑性变形。但是有限元方法模拟裂纹的形成过程存在着很多困难，因此，近几年人们发展了扩展有限元的方法，同时，离散元方法在模拟裂缝扩展方面也有较好的优势。……