四川页岩气水力压裂诱发断层滑动和套管变形风险评估
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摘要
四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范开发区在水力压裂施工期间发生了严重的套管变形,给压裂施工及后续生产作业带来了严重影响。为厘清套管变形问题原由,探寻解决途径,本文以四川盆地长宁—威远区块H平台为实例研究对象,观察该平台的套管变形分布情况,识别断层产状,建立地质力学模型,并分析水力压裂施工下断层滑动的风险概率。H平台套管变形位置与蚂蚁体断层、微地震信号之间的相关性分析表明,水力压裂诱发的断层滑动可能是造成套管发生变形的原因,且MIT多臂井径测井显示套管变形形状呈S型剪切变形,该变形特征与断层上下两盘相对错动的剪切特征一致。由此,基于该区块的地质构造特征,以蚂蚁体技术识别的断层为主体,以微地震信号解释的断层为补充,全面观察断层产状并建立断层模型。分析该区块的常规测井、成像测井和小型压裂测试等数据,获取该区块的地应力及孔隙压力,建立该区块地质力学模型。利用摩尔库伦准则分析断层在水力压裂施工后的激活状态,并应用定量风险分析(QRA)评价断层滑动风险高低及各因素对断层滑动的敏感性。分析结果表明,该平台大部分断层在现今地应力状态下均接近临界应力状态,处于优势滑动方位的断层在当前施工条件下容易被激活。在水力压裂诱发的孔隙压力扰动值为17 MPa情况下,与套管变形井段相交断层的滑动概率最低达65%,证明大部分套管变形的确是由水力压裂诱发的断层滑动所引起。在本例分析中,孔隙压力和摩擦系数对断层滑动风险结果的影响最大,将两者的误差控制到最小可以使风险评估模型预测的结果更准确。综上,基于此风险评估结果,可以识别水力压裂施工下断层滑动风险的高低,为优化井眼轨迹设计以减缓套管变形提供参考,该方法可能为解决套管变形问题提供一种有效的分析方法。