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體積壓裂時套管彎曲應(yīng)力放大計算分析

董文濤; 吳萌; 張弘; 申瑞臣; 付利 中國石油勘探開發(fā)研究院; 大連理工大學(xué)盤錦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院; 中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院有限公司

摘要：頁巖氣井體積壓裂過程中套管所處力學(xué)環(huán)境復(fù)雜,體積壓裂中套管受力情況目前尚未得到清晰的解釋。針對此力學(xué)問題,研究認(rèn)為存在套管應(yīng)力放大的問題,文章系統(tǒng)闡述了體積壓裂過程中套管彎曲應(yīng)力放大誘因,建立了軸向拉力下套管彎曲應(yīng)力放大模型,推導(dǎo)了彎曲應(yīng)力放大計算公式。結(jié)果表明,軸向拉力和狗腿角是影響體積壓裂中套管彎曲應(yīng)力放大的主要因素,水泥環(huán)虛空段長度影響較小。此外,拉-彎應(yīng)力與泵壓聯(lián)合作用使套管抗外擠強(qiáng)度降幅達(dá)23.7%,套管抗外擠安全系數(shù)已經(jīng)低于三軸安全系數(shù)規(guī)定值,嚴(yán)重威脅套管安全,極易在體積壓裂中誘發(fā)套變。最后,文章提出規(guī)避體積壓裂套管彎曲應(yīng)力放大的技術(shù)對策。

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