页岩气水平井开发套管变形的地质力学机理及其防治对策

童亨茂 张 平 张宏祥 刘子平 任晓海 肖坤泽 周一博 邓 才

1.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室 2.中国石油大学（北京）地球科学学院3.中国石油集团川庆钻探工程有限公司

0 引言

在页岩气开发大型注水压裂过程中，很多水平井的套管发生了变形，套管变形（以下简称套变）问题严重。

据中国石油集团川庆钻探工程有限公司（以下简称川庆公司）的资料，截至2018年底，长宁—威远、昭通等区块共压裂377口井，其中套变/遇阻井133口井，占比35.3%。套变的发生严重影响了产能和压裂时效，成为制约页岩气开发的“卡脖子”因素。

针对套变问题，中国石油天然气集团有限公司组织国内外的相关单位进行了数年的研究，采取了多项措施，包括增加套管的壁厚、钢材的强度、改善固井质量、完善套管程序等，但一直没有取得预期的效果，如采用壁厚15.2 mm外加厚、钢级达125的套管，试验16口井，有9口井仍然发生套变。由于套变机理一直没有得到清晰地认识，至2018年底，套变问题依旧非常严重：川庆公司威远区块套变井占比40.9%，中国石油集团长城钻探工程有限公司（以下简称长城公司）威远区块套变井占比52.5%，长宁区块套变井占比31.9%，昭通区块套变井占比18%。解剖套变机理迫在眉睫。

笔者通过对套变特征的系统解剖，应用广义剪切活动准则[1-3]和广义断层模式[1,2,4]等地质力学和构造地质学的新理论，确定套变符合剪切变形特征，用剪切变形的机理可以科学合理地解释所有的套变现象。……