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頁巖氣井筒完整性失效機理與控制方法 版權信息
- ISBN：9787030650313
- 條形碼：9787030650313 ; 978-7-03-065031-3
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
頁巖氣井筒完整性失效機理與控制方法 本書特色
《頁巖氣井筒完整性失效機理與控制方法》在總結國內外頁巖氣井筒完整性失效特征的基礎上，對井筒完整性失效分析涉及的力學基礎理論進行了分析，建立了直井、定向井、水平井的套管、水泥環及井壁圍巖組合體彈塑性分析力學模型和有限元模型，并進行了案例分析；針對頁巖氣儲層層理性強、各向異性突出的特點，開展了相關力學實驗，確定了相關評價模型；建立了各向異性條件下的井周應力和套管應力計算模型，并進行了案例分析；在上述理論的基礎上，對影響套管應力和變形的工程與地質因素進行了系統分析；同時，由于頁巖氣井環空帶壓現象較為普遍，開展了水泥石力學分析和密封完整性評價試驗，分析了溫度-壓力耦合作用下水泥環完整性失效機理；*后，提出了頁巖氣井筒完整性控制方法。
頁巖氣井筒完整性失效機理與控制方法 內容簡介
本書在總結國內外頁巖氣井筒完整性失效特征的基礎上, 對井筒完整性失效分析涉及的力學基礎理論進行了分析, 建立了直井、定向井、水平井的套管、水泥環及井壁圍巖組合體彈塑性分析力學模型和有限元模型, 并進行了案例分析 ; 針對頁巖氣儲層層理性強、各向異性突出的特點, 開展了相關力學實驗, 確定了相關評價模型 ; 建立了各向異性條件下的井周應力和套管應力計算模型, 并進行了案例分析 ; 在上述理論的基礎上, 對影響套管應力和變形的工程與地質因素進行了系統分析 ; 同時, 由于頁巖氣井環空帶壓現象較為普遍, 開展了水泥石力學分析和密封完整性評價試驗, 分析了溫度-壓力耦合作用下水泥環完整性失效機理 ; *后, 提出了頁巖氣井筒完整性控制方法。
頁巖氣井筒完整性失效機理與控制方法 目錄
目錄
叢書序
前言
第1章 頁巖氣井完整性失效概況 1
1.1 頁巖氣開發概況 1
1.1.1 國外頁巖氣開發概況 2
1.1.2 我國頁巖氣開發概況 8
1.1.3 國內外頁巖氣開發對比 14
1.2 頁巖氣井筒完整性失效現狀 17
1.2.1 國外頁巖氣井筒完整性失效現狀 17
1.2.2 國內頁巖氣井筒完整性失效現狀 18
1.3 井筒完整性失效機理研究現狀 21
1.3.1 結構完整性失效機理 21
1.3.2 密封完整性失效機理 30
參考文獻 32
第2章 井筒完整性力學分析基礎 37
2.1 平面應變問題的基本方程和厚壁筒問題的解 37
2.2 頁巖儲層原地應力及其確定方法 41
2.2.1 水力壓裂法測地應力 42
2.2.2 直井巖心聲發射凱塞爾效應試驗測地應力 44
2.2.3 斜井巖心聲發射凱塞爾效應試驗測地應力 46
2.2.4 地層破裂試驗與差應變結合法測地應力 48
2.2.5 國內主要頁巖氣區塊的地應力 50
2.3 直井井筒力學模型 50
2.3.1 均勻地應力條件下井筒線彈性模型 51
2.3.2 均勻地應力條件下井筒彈塑性模型 58
2.3.3 非均勻地應力條件下井筒有限元模型 68
2.4 定向井井筒力學模型 79
2.4.1 定向井井周圍巖應力場空間坐標變換 79
2.4.2 定向井井周應力計算 80
2.4.3 定向井井壁穩定三維有限元分析模型 83
2.4.4 定向井套管受力有限元分析 85
2.5 水平井井筒力學模型 90
2.5.1 水平井井筒力學模型 90
2.5.2 水平井井筒力學模型求解 92
參考文獻 99
第3章 頁巖力學各向異性條件下井周力學分析 101
3.1 頁巖巖石力學各向異性實驗研究 101
3.1.1 頁巖巖石力學各向異性實驗 101
3.1.2 頁巖巖石力學各向異性模型 110
3.2 頁巖各向異性本構關系和井周應力分布 117
3.2.1 各向異性地層井周應力基本方程 117
3.2.2 頁巖力學各向異性條件下井周應力分布 123
3.2.3 各向異性條件下井周應力案例分析 134
參考文獻 140
第4章 工程因素對套管應力影響研究 142
4.1 射孔對套管應力的影響 142
4.1.1 頁巖氣井常用射孔參數 142
4.1.2 不同射孔參數作用下套管應力計算 142
4.2 壓裂過程中熱 -流-固耦合作用對套管應力的影響 146
4.2.1 壓裂過程中井筒溫度場 146
4.2.2 壓裂過程中熱 -流-固耦合作用下套管應力計算 159
4.3 固井質量對套管應力的影響 170
4.3.1 頁巖氣井固井質量統計及分析 171
4.3.2 不同水泥環形態下套管應力計算 172
參考文獻 177
第5章 地質因素對套管應力影響研究 178
5.1 頁巖各向異性對套管應力影響分析 179
5.1.1 頁巖各向異性數值模型 179
5.1.2 考慮頁巖各向異性的套管應力分析 181
5.2 頁巖非均質性對套管應力影響分析 182
5.2.1 頁巖非均質性評價方法 183
5.2.2 頁巖巖性界面對套管應力影響分析 200
5.3 斷層滑移對套管剪切變形影響分析 202
5.3.1 微地震監測方法簡介 202
5.3.2 基于微地震的斷層滑移與套管變形分析 205
參考文獻 215
第6章 多級壓裂過程中水泥環密封失效機理研究 217
6.1 水泥環密封失效形式 217
6.2 復雜應力條件下水泥石力學行為特征 217
6.2.1 固井水泥石完整性室內試驗 217
6.2.2 循環壓力作用下水泥環膠結面密封失效數值分析 232
6.3 溫度-壓力耦合作用下水泥環完整性失效機理 236
6.3.1 瞬態溫度 -壓力耦合作用下水泥環應力計算分析 236
6.3.2 彈韌性水泥保護密封完整性應用案例 246
參考文獻 247
第7章 頁巖氣井筒完整性控制方法 249
7.1 井眼軌道優化與軌跡控制 249
7.2 旋轉套管固井技術 252
7.3 紊流注水泥技術 253
7.4 合理優選套管 255
7.4.1 理論計算分析 255
7.4.2 實際套管實驗結果 258
7.5 優化固井方式 259
7.5.1 分段固井方法 259
7.5.2 組合體受力有限元模型分析 259
7.5.3 不同固井方法下套管應力對比分析 261
7.5.4 分段固井方法可行性分析 262
7.6 水泥漿體系優化 263
7.6.1 水泥漿體系設計思路 263
7.6.2 水泥漿體系常規性能評價 263
7.6.3 水泥石力學性能評價 265
7.6.4 現場應用情況 265
7.7 分段分簇參數優化 266
7.7.1 分段壓裂裂縫縫間距優化 266
7.7.2 非均勻分簇射孔參數優化 267
7.8 斷層滑移預測與壓裂參數優化 272
7.8.1 優化方法的提出 273
7.8.2 地層壓力的監測 273
7.8.3 計算步驟 274
7.9 井身結構優化 276
7.10 可溶橋塞 280
參考文獻 281
彩圖
叢書序
前言
第1章 頁巖氣井完整性失效概況 1
1.1 頁巖氣開發概況 1
1.1.1 國外頁巖氣開發概況 2
1.1.2 我國頁巖氣開發概況 8
1.1.3 國內外頁巖氣開發對比 14
1.2 頁巖氣井筒完整性失效現狀 17
1.2.1 國外頁巖氣井筒完整性失效現狀 17
1.2.2 國內頁巖氣井筒完整性失效現狀 18
1.3 井筒完整性失效機理研究現狀 21
1.3.1 結構完整性失效機理 21
1.3.2 密封完整性失效機理 30
參考文獻 32
第2章 井筒完整性力學分析基礎 37
2.1 平面應變問題的基本方程和厚壁筒問題的解 37
2.2 頁巖儲層原地應力及其確定方法 41
2.2.1 水力壓裂法測地應力 42
2.2.2 直井巖心聲發射凱塞爾效應試驗測地應力 44
2.2.3 斜井巖心聲發射凱塞爾效應試驗測地應力 46
2.2.4 地層破裂試驗與差應變結合法測地應力 48
2.2.5 國內主要頁巖氣區塊的地應力 50
2.3 直井井筒力學模型 50
2.3.1 均勻地應力條件下井筒線彈性模型 51
2.3.2 均勻地應力條件下井筒彈塑性模型 58
2.3.3 非均勻地應力條件下井筒有限元模型 68
2.4 定向井井筒力學模型 79
2.4.1 定向井井周圍巖應力場空間坐標變換 79
2.4.2 定向井井周應力計算 80
2.4.3 定向井井壁穩定三維有限元分析模型 83
2.4.4 定向井套管受力有限元分析 85
2.5 水平井井筒力學模型 90
2.5.1 水平井井筒力學模型 90
2.5.2 水平井井筒力學模型求解 92
參考文獻 99
第3章 頁巖力學各向異性條件下井周力學分析 101
3.1 頁巖巖石力學各向異性實驗研究 101
3.1.1 頁巖巖石力學各向異性實驗 101
3.1.2 頁巖巖石力學各向異性模型 110
3.2 頁巖各向異性本構關系和井周應力分布 117
3.2.1 各向異性地層井周應力基本方程 117
3.2.2 頁巖力學各向異性條件下井周應力分布 123
3.2.3 各向異性條件下井周應力案例分析 134
參考文獻 140
第4章 工程因素對套管應力影響研究 142
4.1 射孔對套管應力的影響 142
4.1.1 頁巖氣井常用射孔參數 142
4.1.2 不同射孔參數作用下套管應力計算 142
4.2 壓裂過程中熱 -流-固耦合作用對套管應力的影響 146
4.2.1 壓裂過程中井筒溫度場 146
4.2.2 壓裂過程中熱 -流-固耦合作用下套管應力計算 159
4.3 固井質量對套管應力的影響 170
4.3.1 頁巖氣井固井質量統計及分析 171
4.3.2 不同水泥環形態下套管應力計算 172
參考文獻 177
第5章 地質因素對套管應力影響研究 178
5.1 頁巖各向異性對套管應力影響分析 179
5.1.1 頁巖各向異性數值模型 179
5.1.2 考慮頁巖各向異性的套管應力分析 181
5.2 頁巖非均質性對套管應力影響分析 182
5.2.1 頁巖非均質性評價方法 183
5.2.2 頁巖巖性界面對套管應力影響分析 200
5.3 斷層滑移對套管剪切變形影響分析 202
5.3.1 微地震監測方法簡介 202
5.3.2 基于微地震的斷層滑移與套管變形分析 205
參考文獻 215
第6章 多級壓裂過程中水泥環密封失效機理研究 217
6.1 水泥環密封失效形式 217
6.2 復雜應力條件下水泥石力學行為特征 217
6.2.1 固井水泥石完整性室內試驗 217
6.2.2 循環壓力作用下水泥環膠結面密封失效數值分析 232
6.3 溫度-壓力耦合作用下水泥環完整性失效機理 236
6.3.1 瞬態溫度 -壓力耦合作用下水泥環應力計算分析 236
6.3.2 彈韌性水泥保護密封完整性應用案例 246
參考文獻 247
第7章 頁巖氣井筒完整性控制方法 249
7.1 井眼軌道優化與軌跡控制 249
7.2 旋轉套管固井技術 252
7.3 紊流注水泥技術 253
7.4 合理優選套管 255
7.4.1 理論計算分析 255
7.4.2 實際套管實驗結果 258
7.5 優化固井方式 259
7.5.1 分段固井方法 259
7.5.2 組合體受力有限元模型分析 259
7.5.3 不同固井方法下套管應力對比分析 261
7.5.4 分段固井方法可行性分析 262
7.6 水泥漿體系優化 263
7.6.1 水泥漿體系設計思路 263
7.6.2 水泥漿體系常規性能評價 263
7.6.3 水泥石力學性能評價 265
7.6.4 現場應用情況 265
7.7 分段分簇參數優化 266
7.7.1 分段壓裂裂縫縫間距優化 266
7.7.2 非均勻分簇射孔參數優化 267
7.8 斷層滑移預測與壓裂參數優化 272
7.8.1 優化方法的提出 273
7.8.2 地層壓力的監測 273
7.8.3 計算步驟 274
7.9 井身結構優化 276
7.10 可溶橋塞 280
參考文獻 281
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