力-化耦合作用下井眼破壞過程模擬.pdf

1、井壁不穩(wěn)定是鉆井工程中普遍存在的問題且對鉆井工程危害極大，也是國內(nèi)外鉆井技術界一直不懈努力攻關的內(nèi)容。影響井壁穩(wěn)定的因素有兩方面：一方面是鉆井液和巖石的化學因素，另一方面是地層力學因素。當前對井壁穩(wěn)定性研究主要集中在力學和化學的耦合研究。如果用彈性力學．化學耦合模型來設計鉆井液密度窗口，這種模型認為井壁一旦出現(xiàn)剪切破壞，就出現(xiàn)井垮，這樣設計出的密度窗口較窄，偏向于保守，有時候給施工帶來很大困難。本文引入塑性力學，井眼的形成將在井眼周圍產(chǎn)

2、生一個應力集中的區(qū)域，如果應力集中達到巖石的彈性極限，這個區(qū)域?qū)⑥D(zhuǎn)入塑性狀態(tài)形成塑性區(qū)域。塑性區(qū)仍有一定強度，并不會馬上出現(xiàn)坍塌或并不會完全坍塌，塑性區(qū)的存在將改變井眼周圍的應力分布，減小彈性區(qū)的應力集中。當塑性區(qū)擴大到一定程度，塑性區(qū)將不能承受所受壓力，井眼將出現(xiàn)垮塌，跨塌后形成新的形狀和新的彈塑性區(qū)域。隨著井眼新的形狀和彈塑性區(qū)域的形成，井眼周圍的應力將重新分布，井眼可能進一步垮塌或最終達到穩(wěn)定。本文研究和計算了泥頁巖井壁周圍含水量