基于損傷力學理論的泥頁巖井壁穩(wěn)定性研究.pdf

1、鉆井中的泥頁巖井壁穩(wěn)定性問題是影響鉆井技術發(fā)展的重大問題之一,由于水進入泥頁巖地層,劣化了泥頁巖力學性質參數,減弱了井壁圍巖的支撐能力,因此加劇了井壁失穩(wěn)問題。本論文基于損傷力學理論研究了泥頁巖地層遇水產生的井壁損傷失穩(wěn)機理及演化規(guī)律,并確定了井壁損傷失穩(wěn)周期。
　　 本論文所做主要工作如下:
　　 (1)通過分析了泥頁巖所含粘土礦物的組分、結構特點和電化學性質,建立了泥頁巖井壁失穩(wěn)模型,分析了井壁水化損傷機理；結合損傷

2、力學理論確定了復雜應力狀態(tài)下的損傷變量、損傷本構模型和損傷演化方程；
　　 (2)通過泥頁巖試驗研究,建立了水化擴散模型,分析了巖石力學參數隨著含水率和時間的劣化規(guī)律；結合巖石強度和變形理論,推導了泥頁巖遇水后損傷變量函數,得出了巖石力學參數隨著損傷變量的演化規(guī)律,并確定了泥頁巖的損傷極限值；
　　 (3)通過靜力學、幾何學、物理學三方面建立了考慮損傷的井壁圍巖應力分布的平衡方程；結合線彈性力學理論推導了直井、定向井井壁