裂缝传播动力学与井壁崩落应对措施

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:aa1bb1aa
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井壁失稳涉及的方面较多,该问题一直是困扰世界石油工业的一大技术难题。近些年来出现了许多新的钻井技术(如欠平衡钻井,小井眼钻井,多分支井等),这些钻井技术给井壁稳定性问题提出了新的挑战。而大多数井壁失稳问题主要发生在泥页岩井段,这其中既有力学问题,也有化学的问题,但是究其本身,其化学方向的影响也最终反映到对力学问题上的影响,因此对钻井过程中的井壁稳定性问题进行分析是十分必要的。  在本文中,在对井壁失稳的原因及机理进行调研和总结的基础上,分别从各向异性和动态断裂力学角度对井壁稳定的机理进行了研究。  1.随着石油勘探范围和深度的增加,越来越多的井需要钻进更深的地层,此时的岩石则表现了不可忽略的各向异性性质。针对这种实际地层情况,利用线弹性理论求解得出了横观各向同性地层的井壁应力分布,建立了新的井壁稳定性模型,并且利用该模型分析得出在不同的井周角情况下,岩石的各向异性度、原水平地应力比值、原地应力方向以及地层倾斜角度对井壁围岩受力和井壁稳定性产生的不同影响。  2.钻井过程中井壁出现的动载的情况,使得即使钻井液密度在安全密度窗口范围内,仍然是有可能造成井壁失稳。针对这种情况从岩石断裂力学的角度出发,分析了动态情况下井壁岩石的破裂机理,最终得出了在非均匀应力场下,考虑动载作用的井壁稳定性的分析准则,并进行了实际现场应用分析,从而给出了预防动态井壁失稳的建议和措施。  井壁失稳是一个复杂的问题,因此需要进一步加强地质力学、岩石力学和物理化学理论来分析井壁稳定性问题,特别需要对岩石中裂缝等微观结构以定量描述,通过建立室内和现场相配合的研究方法,最终建立适应性更广的井壁稳定技术体系。
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