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力-化耦合作用下井眼破坏过程模拟

专 业: 油气井工程
关键词: 井壁稳定 钻井工程 弹性力学 化学耦合 井眼破坏
分类号: TE21
形 态: 共 99 页 约 64,845 个字 约 3.102 M内容
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内容摘要


井壁不稳定是钻井工程中普遍存在的问题且对钻井工程危害极大,也是国内外钻井技术界一直不懈努力攻关的内容。

影响井壁稳定的因素有两方面:

一方面是钻井液和岩石的化学因素,另一方面是地层力学因素。

当前对井壁稳定性研究主要集中在力学和化学的耦合研究。

如果用弹性力学.化学耦合模型来设计钻井液密度窗口,这种模型认为井壁一旦出现剪切破坏,就出现井垮,这样设计出的密度窗口较窄,偏向于保守,有时候给施工带来很大困难。

本文引入塑性力学,井眼的形成将在井眼周围产生一个应力集中的区域,如果应力集中达到岩石的弹性极限,这个区域将转入塑性状态形成塑性区域。

塑性区仍有一定强度,并不会马上出现坍塌或并不会完全坍塌,塑性区的存在将改变井眼周围的应力分布,减小弹性区的应力集中。

当塑性区扩大到一定程度,塑性区将不能承受所受压力,井眼将出现垮塌,跨塌后形成新的形状和新的弹塑性区域。

随着井眼新的形状和弹塑性区域的形成,井眼周围的应力将重新分布,井眼可能进一步垮塌或最终达到稳定。

本文研究和计算了泥页岩井壁周围含水量的变化,井壁周围岩石强度的变化,然后计算了井壁围岩塑性区的边界和塑性区随时间的扩展,并分析了塑性区的坍塌和井眼形状变化。

该方法合理地利用了塑性区域的强度,利用该方法得到了允许一定井径扩大率实际施工过程中允许一定的扩大率下随时间变化的井眼坍塌压力,该坍塌压力与弹性模型计算的相比有所降低,这对钻井施工和保护油气层意义重大。

并自主开发了程序来实现这些计算。

利用该软件可以模拟井眼破坏过程和设计钻井液密度窗口..……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 前言
第2章 井壁稳定性研究现状
2.1泥页岩概述
2.2井壁稳定性机理研究
2.3井壁稳定泥浆化学研究
2.4泥页岩力-化耦合研究
第3章 井眼稳定的弹性理论分析
3.1井眼围岩中的应力
3.2井眼坍塌压力的计算
3.3井眼破裂压力的计算
3.4井眼坍塌过程初步分析
第4章 井眼稳定的弹塑性理论分析
4.1塑性力学概论
4.2金属和岩土材料的试验结果
4.3岩土塑性力学基本特点及与传统塑性力学的不同点
4.4井眼的弹塑性问题
第5章 井周水化作用和有效应力原理
5.1井周水化作用
5.2有效应力原理
第6章 弹塑性力学-化学耦合分析计算
6.1井眼塑性区静态计算和分析
6.2井眼塑性区动态计算和分析
6.3允许一定井眼扩大率下钻井液密度计算
第7章 结论
参考文献

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中图分类: > TE21 > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 钻井理论

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