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页岩储层射孔套管应力分段有限元分析( Stress Analysis of Perforated Casing in Shale Formation using Staged Finite Element Method )
M Fan J Li G Liu M Guo
目前，大量水力压裂高压注液过程中，泥页岩地层部分油井射孔套管坍塌现象较为普遍。为了准确预测页岩压裂过程中射孔套管的应力状态，识别影响射孔套管应力的关键因素，采用分阶段有限元法建立了各向异性地层射孔套管的有限元力学模型。利用该模型，分析了注入液温度、套管内压和水泥性能对射孔套管应力的影响机理。结果表明，热载荷对射孔套管的应力有显著影响。井筒温度降低80℃，射孔套管应力相应增加11.9%。降低套管内压，适当增加水泥刚度，可大大降低射孔套管应力。适合野外作业的水泥的杨氏模量范围为30至45 GPa。地应力和孔隙压力的变化对射孔套管的应力影响不大。此外，射孔套管的应力随地层弹性模量的增加而减小。各向异性指数达到1.2时，射孔套管应力降低24%。研究结果可用于水力压裂射孔套管失效的风险评价，并为现场固井和水力压裂工艺参数优化提供理论指导。
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