水力压裂、地震和套管变形之间的关系初步研究

发布时间：2020-09-15 12:38

　　我国页岩气勘探开发正处于重要阶段,但水力压裂过程中套管变形失效的问题严重影响了开发进程,大大限制了体积压裂技术在页岩气开发过程中的应用与普及,造成了极大的经济损失。然而目前国内外对这种“快速”的套管变形机理研究还不够深入,因此亟待需要加强科研单位与现场的紧密联系,尽快梳理出水力压裂过程中套管变形失效的主要因素,并提出切实可行的解决方案。在广泛调研国内外各科研机构研究进展的基础上,本文首先利用现场资料和有限元理论厘清了造成水力压裂过程中套管变形失效的主要因素,得出天然裂缝/断层是造成长宁-威远地区页岩气水力压裂过程中套管变形失效主要原因的重要结论;并在此基础上,借助近几十年来的经典地震学中的震源机制理论将水力压裂、地震和套管变形联系起来,推导出不同断层模型下断层滑移距离、矩震级和断层尺度之间的关系方程,并计算得出出长宁-威远地区发生套管变形失效的矩震级和断层尺度大小;最后根据上述研究,分析水力压裂过程中套管变形问题解决措施的思路和可行性,对现场进行指导。研究结果表明,天然裂缝/断层滑动预测技术是解决水力压裂过程中套管变形问题最重要的手段。在该技术尚未成熟之前,应加强地震解释,识别断层,在井眼轨道设计时,避开半径为100~400 m的断层。在压裂施工期间实时监测微地震信号,当出现震级为2.0~3.5的微地震信号时,应暂停压裂作业,处理井下异常后再进行压裂作业。本文研究内容对现场应用有重要指导意义,对于页岩气勘探开发进程有着积极的作用。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE931.2;TE377
【部分图文】：

页岩气,重要事件,勘探开发,划分图

图 1.1 中国页岩气勘探开发重要事件与发展阶段划分图[1]Fig. 1.1 The important events and stages of China's shale gas exploration and development迄今[2]，中国共有页岩气探矿权区块 54 个，面积约 17×104km2，20 余家国内外企业在 11 个省区 5 大沉积盆地（区）开展页岩气勘探开发，累计完成二维地震2.2×104km、三维地震 2134 km2，钻井 800 余口，压裂试气 270 余口井获页岩气流。在四川盆地发现五峰组—龙马溪组特大型页岩气区，涪陵、长宁、威远 3 大页岩气田累计探明页岩气地质储量 5 441.29×108m3，实现页岩气工业化开采，年产量逾 40×108m3。

直方图,页岩气,产量统计,单井

图 1.2 中国页岩气主要单井初始测试产量统计直方图[1]Fig. 1.2 Statistical histogram of single well initial test yield of China’s Shale Gas目前，长宁—威远国家级页岩气示范区进入规模化开采阶段。截至 2017 年 5月 6 日，中国石油长宁—威远国家级页岩气示范区累计产气量已突破 40 亿立方米。自 2014 年规模建产以来，示范区已累计投产平台 28 个、水平井 136 口，目前日产气 750 万立方米。“十三五”末，中石油西南油气田计划建成天然气 300 亿立方米大气区，预计 2020 年四川省页岩气年产量将达到 100 亿立方米。可是，随着开发规模的日益加大，在开发改造过程中遇到的问题日益突出，特别是水平井体积压裂过程中，部分井出现了套管变形，导致压裂过程中不能顺利下入桥塞、连续油管不能顺利钻磨桥塞等情况，影响了后续作业及时开展。因此，亟待针对水平井套管变形的机理和原因进行研究分析，进一步提高作业时效，实现规模化、高效开发。

直方图,页岩气,油层套管,区块

【相似文献】