水平井分段压裂中交变应力对套管损伤的影响及疲劳寿命分析

"交变应力对套管损伤机理的影响-论文" 这篇论文主要探讨了在水平井分段压裂技术应用中，交变应力如何影响套管的损伤机理，尤其是在低渗透油气藏和煤层气开发过程中的实际问题。水平井分段压裂作为一种有效的增产手段，虽然经济效益显著，但也带来了套管损伤的风险。当进行分段压裂时，直井段的套管会受到交变应力的作用，特别是在软硬交错的地层中，这可能导致套管严重变形，威胁到压裂作业的安全性，甚至可能报废所有剩余的压裂段。 为了深入理解这一破坏机制，研究者开发了一个用户子程序，该程序以弹簧单元的形式模拟套管与水泥环界面在循环荷载下的受力状态。这个子程序被集成到ABAQUS的轴对称有限元模型中，用于模拟水平井分段压裂过程中套管的力学行为。通过这种方法，研究揭示了在软硬交错地层中，注入压力与地应力之间的交变应力差是导致套管大变形的主要原因。 此外，论文利用ABAQUS的数值模拟结果，并结合FE-safe软件对套管的疲劳寿命进行了评估。结果显示，套管在软硬交错地层的位置具有最短的疲劳寿命，这意味着这些区域的套管更容易因交变应力而失效。基于这些研究发现，论文提出了在具有软硬交错地层的低渗透油藏和煤层气储层中进行分段压裂时，应该尝试在非压裂阶段提高压力，以减轻套管上的交变应力，从而减少对套管的损伤。 这篇研究对于优化水平井分段压裂工艺，防止套管过早损坏，以及保障压裂作业的安全性和效率具有重要的指导意义。它强调了在实际操作中，对交变应力的控制和管理是至关重要的，同时提出了可能的解决方案，以延长套管的使用寿命和降低维护成本。通过深入研究套管的损伤机理，可以更好地预测和防止潜在的工程风险，从而促进能源开采技术的进步。