页岩油气是我国重要的油气接替资源,在采用多级压裂作业对页岩油进行开发时,出现了严重的套管变形问题,严重时甚至造成丢段,增加了油气开采成本,降低了压裂效果,单井油气产量大大降低,严重制约了我国页岩气开发的进程。 针对页岩气井套管变形机理,目前已经有了初步的认识,但套管变形问题仍然十分严重。进一步开展页岩气井套管变形研究并提出相应地预防与控制措施,对我国页岩气井安全高效开发具有重要意义。为此,本论文主要开展以下研究: 首先,基于多臂井径测量解释结果分析,套管变形以剪切变形特征为主;天然裂缝发育是影响套管变形的主要因素,压裂施工是导致套管变形的间接因素。 其次,通过建立单井及平台井多级压裂模型,分析了近井筒地应力动态变化特征。研究表明:井周随着压裂作业的进行,压裂产生的“高压”区域由趾端向跟端移动。压裂过程中近井筒三向有效应力随压裂级数增加受拉程度逐渐增加。平台井不同压裂工艺条件下,相较于顺序压裂,拉链式压裂工艺对井周孔隙压力和地应力的影响较大,拉链式压裂过程中地应力分布的非均匀性较高。 多级压裂引起地应力变化会进一步影响套管受力环境,导致套管等效应力不断增大,增加了变形风险。由于储层中裂缝、断层等地质因素的影响,会引起水力裂缝非均匀扩展,即压裂改造区域呈现不均匀的分布特征,进而导致套管受力不均,发生变形。 最后提出了套管变形防控措施,通过降低井眼弯曲程度、调整井眼与天然裂缝角度、针对天然裂缝的一段一策压裂工艺优化设计等措施能够降低套管变形风险。