Le processus de fracturation volumétrique multistade des puits horizontaux de gaz de schiste présente fréquemment un problème de déformation du tubage, ce qui limite sérieusement le développement efficace du gaz de schiste. Le taux de déformation du tubage dans les principaux blocs du bassin du Sichuan en Chine dépasse 20 %, dans le bloc Baima du champ de gaz de schiste de Fuling, sur 43 puits forés, 11 ont subi des dommages au tubage (taux de déformation 26 %), et dans le champ de gaz de schiste Duvernay en Amérique du Nord, le taux de déformation atteint 47 %. Ces déformations entraînent souvent l’échec du scellage des obturateurs, affectant les opérations de fracturation. Pour prévenir efficacement la déformation du tubage induite par la fracturation, cette étude propose une technologie de cimentation basée sur un ciment mousseux injecté à l’azote. Cette technologie améliore la capacité de déformation de l’anneau de ciment, atténuant l’effet de cisaillement du réservoir sur le tubage. Un modèle mécanique 3D du système fissure glissante - anneau de ciment - tubage a été construit avec le logiciel FLAC³D pour analyser l’influence du module d’élasticité de l’anneau de ciment sur la déformation du tubage ; des tests mécaniques du ciment mousseux ont révélé une capacité maximale de déformation en compression de 54 % (bien au-delà des 3 % à 5 % du ciment conventionnel), et le module d’élasticité peut être réglé de manière flexible par la quantité d’injection d’azote. En combinant les conditions du fond du puits (zones à risque de déformation du tubage, risque de pertes, etc.), quatre procédés de cimentation de prévention de la déformation du tubage ont été conçus : intégral pour toute la section horizontale, intermittents, localisés et à densité variable sur toute la longueur du puits, testés sur le terrain dans le bloc Baima du champ de gaz de schiste de Fuling. Les résultats montrent que : lorsque le module d’élasticité de l’anneau de ciment diminue de 10 GPa à 0,5 GPa, la déformation par cisaillement du tubage baisse de 80 % ; à 0,01 GPa, l’influence d’un glissement de 35 mm sur le tubage est négligeable ; la qualité de cimentation de six puits test dépasse 90 %, avec une qualité du segment horizontal dépassant 96 % dans certains puits ; aucune déformation du tubage n’a été constatée après fracturation, contrastant fortement avec un taux de déformation de 26 % des puits cimentés avec des ciments conventionnels dans le même bloc ; le puits Jiaoye X5HF a produit normalement pendant 1 an après fracturation, avec un débit journalier de gaz de 4,6×10⁴ m³ et une annulus sans pression. En résumé, la technologie de cimentation au ciment mousseux injecté à l’azote forme une couche tampon flexible d’anneau de ciment, réduisant considérablement l’impact direct du glissement du réservoir sur le tubage. Les quatre procédés proposés peuvent être adaptés à différentes conditions du fond du puits, résolvant efficacement la difficulté des techniques classiques à équilibrer étanchéité et propriétés tampons, offrant une solution innovante pour la prévention de la déformation du tubage dans des conditions géologiques complexes. Lorsque le glissement du réservoir dépasse 45 mm, il est nécessaire d’associer des mesures de renforcement telles que l’augmentation de l’épaisseur de paroi du tubage pour un contrôle coordonné.

gaz de schiste; fracturation; déformation du tubage; ciment mousseux; prévention de la déformation du tubage