多级压裂水泥环界面密封失效数值模拟

多级压裂水泥环界面密封失效数值模拟

论文摘要

四川地区页岩气开发过程中环空带压现象严重,严重影响页岩气井的高效开发,因此准确了解页岩气井多级压裂过程中固井界面微环隙的产生机理具有重要意义。考虑到页岩气改造压裂级数多的特点,采用有限元方法,基于内聚力单元,构建了周期载荷作用下的水泥环界面密封性评价数值模型,研究了多级压裂过程中的水泥环界面胶结失效演变规律。研究结果表明:第一次循环结束后,后期循环加载过程中水泥环界面位移的累计增长程度较小,控制水泥环初次加载过程中的塑性变形可以提高维持水泥环密封完整性的压裂次数;降低水泥环弹性模量,适当提高水泥环的泊松比可以有效增加水泥环的长期密封能力,进而降低多级压裂过程中油气井环空带压的现象。研究成果可为页岩气井多级压裂过程中油气井环空带压的有效控制提供理论参考。

论文目录

  • 1 界面单元模型
  •   1.1 内聚力单元的损伤模型
  •   1.2 胶结单元的起裂与扩展
  • 2 数值模型建立及模拟结果
  •   2.1 模型建立与参数设置
  •   2.2 试验结果与模拟结果对比
  • 3 敏感性分析
  •   3.1 循环内压的影响
  •   3.2 水泥弹性模量
  •   3.3 水泥环泊松比
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 范明涛,李社坤,李军,陈晓欣

    关键词: 微环隙,水泥环,内聚力,环空带压,多级压裂

    来源: 科学技术与工程 2019年24期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 中石化中原石油工程有限公司固井公司,中国石油大学(北京)石油工程学院,中国石化中原石油工程有限公司钻井二公司

    基金: 国家自然科学基金联合基金重点项目(U1762211),国家自然科学基金面上项目(51674272)资助

    分类号: TE256

    页码: 107-112

    总页数: 6

    文件大小: 624K

    下载量: 126

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