力-化耦合作用下井眼破壞過程模擬.pdf

1、井壁不穩(wěn)定是鉆井工程中普遍存在的問題且對(duì)鉆井工程危害極大，也是國內(nèi)外鉆井技術(shù)界一直不懈努力攻關(guān)的內(nèi)容。影響井壁穩(wěn)定的因素有兩方面：一方面是鉆井液和巖石的化學(xué)因素，另一方面是地層力學(xué)因素。當(dāng)前對(duì)井壁穩(wěn)定性研究主要集中在力學(xué)和化學(xué)的耦合研究。如果用彈性力學(xué)．化學(xué)耦合模型來設(shè)計(jì)鉆井液密度窗口，這種模型認(rèn)為井壁一旦出現(xiàn)剪切破壞，就出現(xiàn)井垮，這樣設(shè)計(jì)出的密度窗口較窄，偏向于保守，有時(shí)候給施工帶來很大困難。本文引入塑性力學(xué)，井眼的形成將在井眼周圍產(chǎn)

2、生一個(gè)應(yīng)力集中的區(qū)域，如果應(yīng)力集中達(dá)到巖石的彈性極限，這個(gè)區(qū)域?qū)⑥D(zhuǎn)入塑性狀態(tài)形成塑性區(qū)域。塑性區(qū)仍有一定強(qiáng)度，并不會(huì)馬上出現(xiàn)坍塌或并不會(huì)完全坍塌，塑性區(qū)的存在將改變井眼周圍的應(yīng)力分布，減小彈性區(qū)的應(yīng)力集中。當(dāng)塑性區(qū)擴(kuò)大到一定程度，塑性區(qū)將不能承受所受壓力，井眼將出現(xiàn)垮塌，跨塌后形成新的形狀和新的彈塑性區(qū)域。隨著井眼新的形狀和彈塑性區(qū)域的形成，井眼周圍的應(yīng)力將重新分布，井眼可能進(jìn)一步垮塌或最終達(dá)到穩(wěn)定。本文研究和計(jì)算了泥頁巖井壁周圍含水量