Analysis of Casing Deformation in the Changning-Weiyuan Block Based on Focal Mechanism
-
摘要: 四川长宁-威远页岩气示范区套管变形问题突出,天然裂缝或断层是导致套管变形的主要因素。为了明确引起套管变形的裂缝或断层尺度与微地震震级之间的关系,分析了圆形断层模型的震源参数关系,建立了由断层半径、滑移距离、地震矩和矩震级等参数组成的数学模型。首先根据24臂井径测井数据或通过套管变形点的磨鞋最大直径来确定断层的滑动量(即套管变形量),然后利用该模型计算得到引起套管变形的裂缝或断层的半径和微地震震级。计算结果表明,引起长宁-威远区块套管变形的裂缝或断层的半径为100~400 m,微地震距震级为2.0~3.5,这与现场实测数据吻合,表明该模型在长宁-威远区块具有一定的可靠性和实用性,也验证了套管变形机理的正确性。研究结果对于井眼轨道优化设计、压裂过程中的实时微地震监测与套管变形预防及治理具有一定的指导作用。Abstract: Casing deformation is a very serious problem in the Changning-Weiyuan Shale Gas Demonstration Area in Sichuan Province,where natural fractures(or faults)create problems,and in fact are the main controlling factor of casing deformation.In order to understand the effect of microseismic magnitude and fractures(or faults)and the scale which induces casing deformation,a study employed the source parameters of the circular fault model,and a mathematical model reflecting the relationships among parameters(e.g.fault radius,slip throw,seismic moment and moment magnitude)was developed.In practical application,the slip throw of fault(i.e.,casing deformation)is estimated by using 24-finger caliper logging data or the maximum diameter of grind shoe through the casing deformation position.Then the model is used to calculate the fracture or fault radius and the microseismic magnitude which can be related to the casing deformation.The calculated microseismic magnitude and fracture or fault radius related to casing deformation in Changning-Weiyuan Block are 2.0-3.5 and 100-400 m,respectively;the results are consistent with the measured data.The results also demonstrated a certain reliability and practicability of this model in the Changning-Weiyuan Block and verified the casing deformation mechanism.The research results can be used as references in wellbore trajectory optimization design,real-time microseismic monitoring during hydraulic fracturing and in the prevention and control of casing deformation.
-
-
[1] 田中兰,石林,乔磊.页岩气水平井井筒完整性问题及对策[J].天然气工业,2015,35(9):70-76. TIAN Zhonglan,SHI Lin,QIAO Lei.Research and countermeasure for wellbore integrity of shale gas horizontal well[J].Natural Gas Industry,2015,35(9):70-76. [2] 陈朝伟,石林,项德贵.长宁-威远页岩气示范区套管变形机理及对策[J].天然气工业,2016,36(11):70-75. CHEN Zhaowei,SHI Lin,XIANG Degui.Mechanism of casing deformation in the Changning-Weiyuan national shale gas project demonstration area and countermeasures[J].Natural Gas Industry,2016,36(11):70-75. [3] KRISTIANSEN T G,BARKVED O,PATTILLO P D.Use of passive seismic monitoring in well and casing design in the compacting and subsiding Valhall Field,North Sea[R].SPE 65134,2000.
[4] MAXWELL S C,JONES M,PARKER R,et al.Fault activation during hydraulic fracturing[R].SEG 2009-1552,2009.
[5] SMITH R J.15 years of passive seismic monitoring at Cold Lake,Alberta[J].Recorder,2010,35(7):7-13.
[6] WARPINSKI N R,DU Jing,ZIMMER U.Measurements of hydraulic-fracture-induced seismicity in gas shales[R].SPE 151597,2012.
[7] MAXWELL S C.Anomalous induced seismic deformation associated with hydraulic fracturing[R].SPE 167181,2013.
[8] WARPINSKI N R.A review of hydraulic-fracture induced microseismicity[R].ARMA-2014-7774,2014.
[9] PIRAYEHGAR A,DUSSEAULT M B.Numerical investigation of seismic events associated with hydraulic fracturing[R].ISRM-13CONGRESS-2015-168,2015.
[10] BAO Xuewei,EATON D W.Fault activation by hydraulic fracturing in Western Canada[J].Science,2016,354(6318):1406-1409.
[11] AKI K,RICHARDS P G.Quantitative seismology[M].2nd ed.California:University Science Books, 2002:146-177.
[12] STEIN S,WYSESSION M.An introduction to seismology,earthquakes,and earth structure[M].Oxford:Blackwell Publishing,2003:263-273.
[13] BOORE D M, BOATWRIGHT J.Average body-wave radiation coefficients[J].Bulletin of the Seismological Society of America,1984,74(5):1615-1621.
[14] HANKS T C,KANAMORI H.A moment magnitude scale[J].Journal of Geophysical Research,1979,84(B5):2348-2350.
[15] KANAMORI H,ANDERSON D L.Theoretical basis of some empirical relations in seismology[J].Bulletin of the Seismological Society of America,1975,65(5):1073-1095.
[16] CIPOLLA C L,MACK M G,MAXWELL S C,et al.A practical guide to interpreting microseismic measurements[R].SPE 144067,2011.
[17] MUKUHIRA Y,ASANUMA H,NⅡTSUMA H,et al.Characteristics of large-magnitude microseismic events recorded during and after stimulation of a geothermal reservoir at Basel,Switzerland[J].Geothermics,2013,45(45):1-17.
[18] 赵翠萍,陈章立,华卫,等.中国大陆主要地震活动区中小地震震源参数研究[J].地球物理学报,2011,54(6):1478-1489. ZHAO Cuiping,CHEN Zhangli,HUA Wei,et al.Study on source parameters of small to moderate earthquakes in the main seismic active regions,China mainland[J].Chinese Journal of Geophysics,2011,54(6):1478-1489. -
期刊类型引用(35)
1. 付海峰,刘鹏林,陈祝兴,翁定为,马泽元,李军. 基于避免断层激活机制的组合压裂模式研究. 石油机械. 2024(01): 88-97 . 百度学术
2. 刘豪,刘怀亮,刘宇,曹伟,连威,李军. 页岩气多级压裂断层动态滑移规律研究. 石油机械. 2024(02): 65-74 . 百度学术
3. 刘怀亮,樊子潇,刘宇,连威,席岩,张小军. 基于震源机制的断层滑移量计算方法. 世界石油工业. 2024(05): 40-47 . 百度学术
4. 林魂,宋西翔,杨兵,袁勇,张健强,孙新毅. 温-压耦合作用下断层滑移对套管应力的影响. 石油机械. 2023(06): 136-142+158 . 百度学术
5. 孟胡,吕振虎,王晓东,张辉,申颍浩,葛洪魁. 基于压裂参数优化的套管剪切变形控制研究. 断块油气田. 2023(04): 601-608 . 百度学术
6. 张伟,李军,张慧,王典,李托,刘怀亮. 断层滑移对套管剪切变形的影响规律及防控措施. 断块油气田. 2023(05): 734-742 . 百度学术
7. 文山师,尹陈,石学文,张洞君,韩福盛,熊财富. 天然裂缝主导模式下泸州龙马溪组页岩水力压裂多尺度破裂特征. 地球物理学进展. 2023(05): 2172-2181 . 百度学术
8. 赵欢,李玮,唐鹏飞,王晓,张明慧,王剑波. 压裂工况下近井筒地应力及套管载荷分布规律研究. 石油钻探技术. 2023(05): 106-111 . 本站查看
9. 孟胡,申颍浩,朱万雨,李小军,雷德荣,葛洪魁. 四川盆地昭通页岩气水平井水力压裂套管外载分析. 特种油气藏. 2023(05): 166-174 . 百度学术
10. 陈朝伟,周文高,项德贵,谭鹏,宋建,陈晓军,任乐佳,黄浩. 预防页岩气套变的橡胶组合套管研制及其抗剪切性能评价. 天然气工业. 2023(11): 131-136 . 百度学术
11. 张旭,张哲平,杨尚谕,王雪刚,宋琳. 基于特征值和弧长法计算套管抗挤强度. 钻采工艺. 2022(01): 35-40 . 百度学术
12. 陈朝伟,项德贵. 四川盆地页岩气开发套管变形一体化防控技术. 中国石油勘探. 2022(01): 135-141 . 百度学术
13. 吴建忠,乔智国,慈建发,何龙,连威,李军. 基于震源机制的套管变形量控制方法研究. 石油管材与仪器. 2022(03): 24-31 . 百度学术
14. 刘鹏林,李军,席岩,连威,张小军,郭雪利. 页岩断层滑移量计算模型及影响因素研究. 石油机械. 2022(08): 74-80 . 百度学术
15. 郭雪利,沈吉云,武刚,靳建洲,纪宏飞,徐明,刘慧婷,黄昭. 韧性材料对页岩气压裂井水泥环界面完整性影响. 表面技术. 2022(12): 232-242 . 百度学术
16. 陈朝伟,黄锐,曾波,宋毅,周小金. 四川盆地长宁页岩气区块套管变形井施工参数优化分析. 石油钻探技术. 2021(01): 93-100 . 本站查看
17. 李军,赵超杰,柳贡慧,张辉,张鑫,任凯. 页岩气压裂条件下断层滑移及其影响因素. 中国石油大学学报(自然科学版). 2021(02): 63-70 . 百度学术
18. 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. 页岩气水平井套管的剪压变形试验与套变预防实践. 天然气工业. 2021(05): 84-91 . 百度学术
19. 李晓蓉,古臣旺,冯永存,丁泽晨. 考虑井筒加载历史的压裂过程中套管剪切变形数值模拟研究. 石油科学通报. 2021(02): 245-261 . 百度学术
20. 张鑫,李军,刘鹏林,郭雪利,韩葛伟. 断层滑移条件下页岩气井套管变形影响因素分析. 科学技术与工程. 2021(16): 6651-6656 . 百度学术
21. 陈朝伟,张浩哲,周小金,曹虎. 四川长宁页岩气套管变形井微地震特征分析. 石油地球物理勘探. 2021(06): 1286-1292+1198 . 百度学术
22. 张慧,李军,张小军,张鑫,连威. 页岩气井压裂液进入断层的途径及防控措施. 断块油气田. 2021(06): 750-754+760 . 百度学术
23. 林志伟,钟守明,宋琳,王雪刚,林铁军,于浩,史涛. 体积压裂改造非对称性对套管损坏影响机理. 特种油气藏. 2021(06): 158-164 . 百度学术
24. 陈朝伟,房超,朱勇,项德贵. 四川页岩气井套管变形特征及受力模式. 石油机械. 2020(02): 126-134 . 百度学术
25. 连威,李军,柳贡慧,席岩,韩葛伟. 水力压裂过程中页岩强度折减对套管变形的影响分析. 石油管材与仪器. 2020(04): 46-50 . 百度学术
26. 蒋振源,陈朝伟,张平,张丰收. 断块滑动引起的套管变形及影响因素分析. 石油管材与仪器. 2020(04): 30-37 . 百度学术
27. 范宇,黄锐,曾波,陈朝伟,周小金,项德贵,宋毅. 四川页岩气水力压裂诱发断层滑动和套管变形风险评估. 石油科学通报. 2020(03): 366-375 . 百度学术
28. 陈朝伟,曹虎,周小金,苟其勇,张浩哲. 四川盆地长宁区块页岩气井套管变形和裂缝带相关性. 天然气勘探与开发. 2020(04): 123-130 . 百度学术
29. 席岩,李军,柳贡慧,曾义金,李剑平. 页岩气水平井多级压裂过程中套管变形研究综述. 特种油气藏. 2019(01): 1-6 . 百度学术
30. 乔磊,田中兰,曾波,杨恒林,付盼,杨松. 页岩气水平井多因素耦合套变分析. 断块油气田. 2019(01): 107-110 . 百度学术
31. 高德利,刘奎. 页岩气井井筒完整性若干研究进展. 石油与天然气地质. 2019(03): 602-615 . 百度学术
32. 罗庆,黄华,徐菲,张立. 新型组合井况监测仪在普光高含硫气井的应用. 断块油气田. 2019(02): 240-243 . 百度学术
33. 陈朝伟,项德贵,张丰收,安孟可,尹子睿,蒋振源. 四川长宁—威远区块水力压裂引起的断层滑移和套管变形机理及防控策略. 石油科学通报. 2019(04): 364-377 . 百度学术
34. 周波,毛蕴才,查永进,汪海阁. 体积压裂水锤效应对页岩气井屏障完整性影响及对策. 石油钻采工艺. 2019(05): 608-613 . 百度学术
35. 郭雪利,李军,柳贡慧,陈朝伟,任凯,来东风. 基于震源机制的页岩气压裂井套管变形机理. 断块油气田. 2018(05): 665-669 . 百度学术
其他类型引用(32)
计量
- 文章访问数: 7836
- HTML全文浏览量: 81
- PDF下载量: 6644
- 被引次数: 67