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当井筒内液柱压力大于地层压力时会在疏松地层的井壁上形成较厚的钻井液滤饼。若这些钻井液滤饼未被后续流体有效清除，会产生一些油气田开发中后期普遍存在的固井问题。了解固井过程中钻井液滤饼的破坏机理并据此提出改善第二界面水力胶结的固井工艺，对于保护油气井产能、提高油田开发效益具有重要意义。基于对所研究问题的基本认识和技术现状的了解，论文研究过程中尝试了利用岩土力学方法解决这一问题，研究的难点在于如何获得相对准确的滤饼力学参数并根据滤饼所处的井下环境建立相应的研究模型。论文研究取得的成果包括三个方面：(1)根据密度-有效应力-强度关系的唯一性原理，以预水化饱和膨润土为研究样本测试不同孔隙比试样的力学性能，标定了单调载荷下基于线弹性模型的钻井液滤饼理想弹塑性本构模型参数；(2)将钻井液滤饼视为局部均质的各向同性介质，建立了考虑渗流和地层作用的钻井液滤饼轴对称物理模型，并以线弹性模型为基础建立了钻井液滤饼的理想弹塑性数学模型、确定了边界条件；(3)利用数值模拟结果获得了一些对固井过程中滤饼破坏机理的认识，提出了基于钻井液滤饼破坏的改善第二界面水力胶结的固井工艺。研究认为固井过程中钻井液滤饼的破坏机理是：滤饼内部孔隙压力在渗流作用下向地层耗散使得其在固井前受到的有效应力处于较低水平，当固井时的水泥浆返出套管鞋后由于水泥浆液柱压力和摩擦阻力的快速加载引起渗透力增加，在一定载荷水平下有效应力超过钻井液滤饼屈服极限从而使其发生塑性破坏。利用这一机理可以解释生产实践中的许多经验认识。围绕着固井过程中钻井液滤饼破坏的条件，论文提出应从洗井循环时最大程度卸载、固井顶替时快速加载和努力改善滤饼质量三个方面改进固井工艺。研究将固井技术的研究范围拓展到了钻井液滤饼的破坏研究，所获成果为做好固井前的井眼准备和固井时的顶替钻井液工作提供了可参考的依据，有利于解决油气田开发中后期的固井问题。