水平井压裂过程中固井界面裂缝的扩展规律

来源：钻井液与完井液杂志2022年第6期北京时间：

作者：李成嵩,李社坤,范明涛,陈旭波,靳迪,高飞,王茜

单位：1.中国石化集团新星石油有限责任公司, 北京100083；2.中石化中原石油工程有限公司固井公司, 河南濮阳457001；

摘要：页岩气水平井压裂过程中，高压流体的注入可能会引起压裂液沿水泥环一、二界面的窜流，对页岩气井井筒完整性提出了严峻挑战。基于CZM模型建立了定注入压力下水泥环一、二界面裂缝扩展模型，分析了水泥环、地层力学参数对固井界面裂缝扩展的影响规律。研究结果表明：提高固井二界面的胶结强度能同时抑制一、二界面的裂缝扩展；水泥环弹性模量由4 GPa增加至9 GPa，一、二界面扩展长度分别降低10 m、19 m，当弹性模量超过6 GPa时，其对二界面的影响减弱，泊松比由0.2增加至0.3，一、二界面裂缝长度分别降低10 m、1 m，表明泊松比主要会对一界面的裂缝扩展有所影响；地层弹性量从25 GPa增加到35 GPa，一、二界面裂缝长度分别增加3 m、9 m，表明弹性模量较低的地层有助于控制界面裂缝扩展。研究结果对水平井压裂过程中水泥环密封完整性的评价以及水泥浆体系的优选具有一定的指导意义。

关键词：水力压裂, 水泥环, CZM, 裂缝扩展

基金资助：中石化集团公司项目“地热井增注增采与分层采灌技术研究”（JP22001）；中石化集团公司项目“深层页岩气固井关键技术研究与应用”（JPE19017-3）