体积压裂时套管弯曲应力放大计算分析

页岩气井体积压裂过程中套管所处力学环境复杂,体积压裂中套管受力情况目前尚未得到清晰的解释.针对此力学问题,研究认为存在套管应力放大的问题,文章系统阐述了体积压裂过程中套管弯曲应力放大诱因,建立了轴向拉力下套管弯曲应力放大模型,推导了弯曲应力放大计算公式.结果表明,轴向拉力和狗腿角是影响体积压裂中套管弯曲应力放大的主要因素,水泥环虚空段长度影响较小.此外,拉-弯应力与泵压联合作用使套管抗外挤强度降幅达23.7％,套管抗外挤安全系数已经低于三轴安全系数规定值,严重威胁套管安全,极易在体积压裂中诱发套变.最后,文章提出规避体积压裂套管弯曲应力放大的技术对策.