页岩气水平井套管的剪压变形试验与套变预防实践

张 平 何昀宾 刘子平 童亨茂 邓 才 任晓海张宏祥 李彦超 屈 玲 付 强 王向阳

1.中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术处 2.中国石油集团油田技术服务公司井下技术部 3.中国石油集团川庆钻探工程有限公司页岩气项目经理部 4.中国石油大学（北京）地球科学学院 5.中国石油集团工程技术研究院有限公司非常规油气工程研究所

0 引言

在我国页岩气勘探开发取得快速发展的同时，也伴随着页岩气水平井套管变形（以下简称套变）问题的频发。2011年国内第1口页岩气水平井（威201-H1井）、2012年国内第1口具有商业价值的页岩气水平井（宁201-H1井）都曾发生过严重的套变。截至2018年12月底，长宁—威远、昭通等国家级页岩气示范区共计压裂页岩气井377口井，其中套变/遇阻井达133口井，占比为35.3%。

在国外页岩油气开发过程中，同样也面临着套变的问题。《Journal of Petroleum Technology》2020年第1期话题栏目指出：页岩油气开发套变率达20%～30%；美国Marcellus页岩油井套变率为6.2%，阿根廷内乌肯盆地Vaca Muerta 组页岩气井套变率为25%，加拿大Duvernay某区块套变率达47%、丢段率为8.8%。

针对套管变形机理，国内外学者大多从工程角度开展探索与研究，如压裂时井筒温度交变载荷、固井质量以及套管—水泥环—地层等方面。尹虎等[1]通过水力压裂时的热传导控制方程，探讨了不同井口温度下常规水力压裂和大规模水力压裂时井底温度的变化情况，认为大型水力压裂时井底温度变化对套管抗挤强度影响较大，并且对不同钢级的套管抗挤强度的影响程度也有所不同，其中高钢级套管的抗挤强度受影响较小，而低钢级套管抗挤强度受影响则较大；……