【转载】中国石油大学模拟多级水力压裂页岩气井水泥环完整性

2018 年1 月，中国石油大学（北京）的学者在期刊《Journal of Natural Gas Science and Engineering》上发表了题为《多级水力压裂页岩气井水泥环完整性新 数值研究》（A new numerical investigation of cement sheath integrity during multistage hydraulic fracturing shale gas wells）的研究成果，该研究得到了中国国 家自然科学基金项目（NO. 51674272）的资助。该研究表明，页岩气井体积压裂将导致水泥环的破坏，并产生持续的套管压 力（sustained casing pressure，SCP）。

       该研究提出了一种新的数值研究，以了解 体积压裂过程中水泥环的破坏机理。研究人员建立了井层和地层岩石的耦合作 用，计算水泥环内的径向和切向应力。除了水泥的力学性能外，影响因素还包括 套管压力、压裂液位移和初始温度。使用Mohr-Coulomb 破坏准则评估水泥护套 的完整性。

结果表明，压裂过程中水泥环的温度变化剧烈。水泥环中的径向和切 向应力随着时间的推移而不断变化。降低内部井筒压力可以有效地降低水泥环的 径向和切向应力。降低压裂液位移可以显着降低水泥环的径向应力和切向应力。 提高初始压裂液温度会使水泥环的径向应力增大，切向应力减小。使用低杨氏模 量的水泥可以显着降低水泥环的径向和切向应力。低泊松比水泥的使用可以降低 切向应力。使用该模型获得的结果经过现场数据验证，表明，当使用具有低弹性 模量的水泥时，没有发现套管压力。

信息来源：中国压裂网