水平井分段压裂过程对水泥环完整性影响研究

作     者：王笑笑 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：张广清

授予年度：2018年

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：水泥环 完整性 等效塑性变形 微裂缝 

摘      要：水平井技术是目前提高油气井产量的常用技术手段,通过研究水平井多段压裂过程对于水泥环完整性的影响能够有针对性的提出减小水泥环损坏可能性的措施,从而增加油气井工作寿命,降低油田成本。本文从理论上研究了套管-水泥环-地层系统在非均匀地应力条件下的受力情况;并利用有限元软件和离散元软件对水平井多段压裂工况进行了数值模拟:先利用有限元软件建立有限元模型,得到水泥环在多段压裂过程中塑性区的变化情况,然后利用离散元软件对有限元中塑性变形最大的单元进行分析,得到压裂过程中单元内微裂缝数量的变化。并且通过水泥环塑性区的变化和微裂缝的数量可以一定程度上反映水泥环的完整性。由软件模拟的结果得到:当水泥环内部的应力超过井筒横截面方向的原地应力平均值时水泥环完整性变差;随着套管和水泥环刚度比增加,水泥环完整性会有所增强;套管非均匀系数增加,水泥环的完整性会变差;水平井压裂段数越多,水泥环完整性越差;水泥环存在缺陷会使得其完整性变差。