页岩气水平井压裂工况下水泥环力学特性的研究

作     者：张稳鹏 刘烜 李鹏飞 

作者机构：重庆科技大学石油与天然气工程学院重庆 

出 版 物：《石油天然气学报》 (Journal of Oil and Gas Technology)

年 卷 期：2024年第46卷第2期

页      面：179-193页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主　　题：压裂 水泥环 力学特性 

摘      要：本文主要目的是探究在页岩气水平井压裂过程中的水泥环的物理性质。我们利用有限元建模技术来精确划分子单元格并设置约束条件,以深入了解射孔孔径、密度、方向角度及相位角等因素如何影响水泥环的压力状态。此外,我们也考察了分段压裂期间射孔段水泥环内的温度和压力的变化情况,同时还研究了套管内压、孔径和孔密度对水泥环封闭效果的影响模式。我们的实验表明,射孔参数的调整会对水泥环的压力分布产生重大影响,进而影响到井壁的安全性。当考虑到瞬间的热力和机械相互作用时,水泥环孔口处的失效概率会有所增加。虽然孔径和孔密度的变动对水泥环的剪切应力的影响相对较小,但这些结论为实际操作提供有价值的理论参考,有利于提升压裂设计的质量和增强井筒的安全性能。结论和建议部分总结了研究的主要发现,并提出了未来研究方向。