预防页岩气套变的橡胶组合套管研制及其抗剪切性能评价

作     者：陈朝伟 周文高 项德贵 谭鹏 宋建 陈晓军 任乐佳 黄浩 CHEN Zhaowei;ZHOU Wengao;XIANG Degui;TAN Peng;SONG Jian;CHEN Xiaojun;REN Lejia;HUANG Hao

作者机构：中国石油工程技术研究院有限公司 油气钻完井技术国家工程研究中心 中国石油川庆钻探工程有限公司 中国石油大学(北京) 

基　　金：国家自然科学基金项目“流体注入引起的深部页岩断层激活与变形滑移机理研究”(编号:42077247) “山地页岩水力压裂引起断层活化机理与诱发地震灾害防控”(编号:52179114) 中国石油油田技术服务有限公司项目“深层页岩气体积压裂关键技术研究与应用”(编号:2022T-002-001) 中国石油工程技术研究院有限公司课题“页岩气套变机理与风险预测技术研究”(编号:CPET202224) 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2023年第43卷第11期

页      码：131-136页

摘      要：页岩气是目前天然气勘探开发的重点和热点,但页岩气在开发过程中经常会遇到套管变形问题,套管变形不仅影响单井产量,还将缩短井筒生命周期,严重制约着我国页岩气的规模效益开发。为此,利用橡胶吸收裂缝/断层的滑动位移原理,创新设计了一种橡胶组合套管;在综合套管变形量、橡胶膨胀率、下套管摩阻、水泥浆通道和吸水膨胀效率等因素基础上,优选了橡胶胶种,设计橡胶筒成槽孔结构;并利用物理模拟试验系统对橡胶组合套管进行了抗剪切试验,最后利用ABAQUS有限元软件建立了橡胶组合套管位移加载三维力学模型,评价了橡胶组合套管的抗剪切能力。研究结果表明:①膨胀橡胶通过变形和破碎吸收了地层位移载荷,保护了套管,吸收地层滑动量可达到37.2~40.0 mm;②当橡胶筒厚度增加时,套管的变形量随之减小,当橡胶筒厚度达到21.7 mm时,橡胶可以完全吸收施加的位移,避免套管发生变形。结论认为,橡胶组合套管可以有效吸收裂缝/断层的滑动位移,从而保护了内层套管不受影响,进而提高了页岩气井的压裂施工效率,缩短了投产周期,可为我国页岩气的效益开发提供重要的技术支撑。

主 题 词：页岩气 套管变形 大位移量 橡胶组合套管 剪切试验 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 082002[082002] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3787/j.issn.1000-0976.2023.11.012

馆 藏 号：203124644...