泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定性力學(xué)與化學(xué)耦合模型研究.pdf

1、泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)問(wèn)題一直是鉆井工程中一個(gè)復(fù)雜且?guī)в惺澜缧缘碾y題，針對(duì)這一問(wèn)題專家們從20世紀(jì)40年代起就開(kāi)始進(jìn)行研究，至20世紀(jì)90年代，進(jìn)入了泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定的多場(chǎng)耦合模型的研究階段，出現(xiàn)了很多不同的理論模型。這些模型不同程度的促進(jìn)了井壁穩(wěn)定的發(fā)展，但是，由于泥頁(yè)巖多場(chǎng)耦合的復(fù)雜性，模型中的很多參數(shù)很難在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，嚴(yán)重影響了模型計(jì)算的準(zhǔn)確性和模型的實(shí)用性。因此，進(jìn)行力學(xué)—化學(xué)耦合模型的研究，建立合理的力學(xué)—化學(xué)耦合井壁穩(wěn)定計(jì)算模型，

2、使模型參數(shù)可測(cè)量化，增加模型的實(shí)用性，仍然是一項(xiàng)復(fù)雜、艱巨而且具有重大研究意義的課題。
　　本論文的研究?jī)?nèi)容及相應(yīng)的結(jié)論如下：
　　1、深化了多場(chǎng)耦合理論研究。本文建立了新的力學(xué)－化學(xué)耦合井壁穩(wěn)定計(jì)算模型，并給出了模型中參數(shù)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法，實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)可測(cè)量化，增強(qiáng)了模型的實(shí)用性。
　　2、實(shí)驗(yàn)研究了泥頁(yè)巖強(qiáng)度隨含水量的變化規(guī)律，并建立了孔隙壓力－含水量－抗剪強(qiáng)度三者的關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算了強(qiáng)度參數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系。得到規(guī)

3、律：內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角隨著含水量的增加而減小，強(qiáng)度參數(shù)的變化對(duì)井壁穩(wěn)定的影響是巨大的，甚至是決定性的。
　　3、泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)是巖石力學(xué)、鉆井液化學(xué)和溫度應(yīng)力共同作用的結(jié)果。泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定性的研究方向也始終會(huì)朝著力學(xué)、化學(xué)、熱應(yīng)力耦合的方向發(fā)展。
　　4、石油從生油層運(yùn)移到儲(chǔ)集層此過(guò)程中必須要滿足三個(gè)力學(xué)條件：儲(chǔ)集層孔隙壓力比生油層低、儲(chǔ)集層孔隙率比生油層大、儲(chǔ)集層抗壓實(shí)強(qiáng)度比生油層高。
　　5、鉆井過(guò)程中最常遇到的井壁

4、失穩(wěn)基本上可以分為三類：破碎體的井壁失穩(wěn)、塑性體的井壁失穩(wěn)、泥頁(yè)巖的井壁失穩(wěn)。其中，泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)占90％左右。所以，有的人將鉆井工程中的“井壁穩(wěn)定性問(wèn)題”稱為“泥頁(yè)巖穩(wěn)定性問(wèn)題”。
　　6、導(dǎo)致泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)的因素很多，概括起來(lái)可以分為天然因素和人為因素兩個(gè)方面。
　　7、水—巖化學(xué)作用的主要發(fā)生在近地表處，除水、巖為系統(tǒng)的主體外，作用過(guò)程既與大氣圈和火山物質(zhì)有關(guān)，又與生物和人類的生命活動(dòng)密切聯(lián)系。
　　8、巖井壁穩(wěn)