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《西南石油大学》 2016年
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长宁威远区块页岩气水平井固井质量对套管损坏的影响研究

蒋可  
【摘要】:四川盆地西南部长宁—威远国家级页岩气示范区采用水平井方式开发页岩气藏,部分井由于套管损坏致使压裂作业无法成功实施桥塞下入以及连续油管无法成功钻磨桥塞,更严重的是一些井段不得不中断压裂进程,进而限制了气井产量的提高。本文作为国家重点基础研究发展计划(973计划)项目课题六"南方海相典型区块页岩气开发理论与技术适应性研究"(项目编号:2013CB228006)和中国石油西南油气田公司原页岩气开发事业部科研项目"威远长宁页岩气水平井固井质量对井筒完整性的影响研究"(项目编号:XNS21JS2014-04)的部分研究内容,通过对国内外页岩气井筒失效对比分析,重点研究了长宁—威远页岩气固井质量对套管损坏的影响。以WH1等井为样本,在分析该样本压裂过程中套管损坏问题的基础上,认识到固井质量差是该井套管损坏的重要因素。然后,应用ABAQUS有限元软件,结合现场实际参数建立模型,对水泥环窜槽缺失、套管偏心和井径变化等3种固井质量差的形式,进行了数值计算,得出了固井质量对套管应力的影响规律,即:在缺少水泥环的情况下,套管内面会出现强烈的聚集应力,而且这个力还会跟着缺角的增加而增加;如果缺少水泥环,加上套管一定程度的偏离中心,更会严重的加大这个力,最危险的情况就是超过所能承受的极限值;井径变化对套管应力影响较小。本文的理论研究结果及提出的工程措施,对四川西南部长宁—威远地区页岩气幵发提供了有益的指导作用。
【关键词】:页岩气水平井 压裂 固井质量 水泥环缺失 套管偏心 井径变化 套管损坏
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE256
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 第1章 绪论7-17
  • 1.1 研究目的和意义7
  • 1.2 国内外技术发展状况7-15
  • 1.2.1 国内对水泥环缺失的研究8-10
  • 1.2.2 国内对偏心的研究10-11
  • 1.2.3 国内对微环隙的研究11-12
  • 1.2.4 国内对井径变化的研究12
  • 1.2.5 国外对水泥环缺失的研究12-13
  • 1.2.6 国外对偏心的研究13-14
  • 1.2.7 国外对微环隙的研究14-15
  • 1.3 主要研究内容及研究思路15-16
  • 1.3.1 主要研究内容15
  • 1.3.2 技术路线15-16
  • 1.4 本文完成的主要研究工作16-17
  • 第2章 套管损坏理论研究17-29
  • 2.1 套管损坏机理17-19
  • 2.1.1 地质原因17-18
  • 2.1.2 工程原因18-19
  • 2.2 预应力分析19-21
  • 2.3 水泥环固井质量分析21-25
  • 2.3.1 水泥固井难点21-22
  • 2.3.2 套管偏心及水泥环缺失22-23
  • 2.3.3 水泥环微环隙23-25
  • 2.4 页岩地层特性分析25-26
  • 2.4.1 裂缝非均匀扩展25-26
  • 2.4.2 剪切滑移26
  • 2.5 压裂工艺分析26-28
  • 2.5.1 温度的变化26-27
  • 2.5.2 压力的变化27-28
  • 2.6 本章小结28-29
  • 第3章 长宁威远区块套管损坏分析29-44
  • 3.1 长宁区块地质简况29
  • 3.2 威远区块地质简况29
  • 3.3 长宁威远页岩气储层性质29-30
  • 3.3.1 LMX岩性特征29
  • 3.3.2 QZS岩性特征29-30
  • 3.4 长宁威远区块套损井统计分析30-36
  • 3.4.1 套损情况统计分析30
  • 3.4.2 套损失效过程分析30-35
  • 3.4.3 固井质量统计分析35-36
  • 3.5 长宁威远套损潜在因素分析36-43
  • 3.5.1 套损与固井质量关系36-38
  • 3.5.2 套损与泥质含量关系38-39
  • 3.5.3 套损与主地应力比关系39-40
  • 3.5.4 套损与井径变化关系40-41
  • 3.5.5 套损与套管偏心关系41
  • 3.5.6 套损与地层非均质性关系41-43
  • 3.6 本章小结43-44
  • 第4章 长宁威远固井质量对套管损坏影响分析44-59
  • 4.1 水泥环缺失45-51
  • 4.1.1 弧形缺失46-48
  • 4.1.2 月牙形缺失48-50
  • 4.1.3 两种缺失形态比较50-51
  • 4.2 偏心51-55
  • 4.2.1 偏心距52-53
  • 4.2.2 偏心角53-54
  • 4.2.3 偏心角和偏心距综合作用54-55
  • 4.3 井径变化55-58
  • 4.4 本章小结58-59
  • 第5章 结论与建议59-60
  • 5.1 结论59
  • 5.2 建议59-60
  • 致谢60-61
  • 参考文献61-65
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果65

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