温度变化对具有微裂纹井壁破裂压力影响研究

发布时间：2021-12-22 20:07

　　有关井壁稳定性的研究一直是钻井工程关注的重点,由井壁失稳造成的一系列工程事故危害极大。特别对于计算破裂压力,即地层发生破裂时井孔内的压力是井壁稳定中重要的一环。本文主要应用连续位错分布法研究井眼周围裂纹的扩展。该方法可计算破裂压力和裂纹的张开位移与裂纹长度、原地层中应力状态、破裂压力和岩石性质之间的关系。旨在量化各个参数对裂纹扩展时的影响。我们考虑到井筒内流体已经侵入了裂纹面上,裂纹面上压力等于井筒内流体压力。这样我们能够通过沿裂纹面求解一个积分方程得到未知的位错密度,从而求解这一裂纹问题。这种方法不仅可以求解出应力强度因子,还能得到裂纹张开时的几何形貌信息。当较冷的流体注入较热的储层时,井周附近一定区域内的岩石温度降低。冷却区域内岩石收缩,在井周附近形成热应力场。对于中等深度的油层来说,此时水平地应力会明显减少。如果井筒内压力较高以至于井壁上裂纹萌生。当裂纹扩展时,流体所影响的区域在平面视图上的几何形貌会从一个基本的正圆变为一个椭圆。本文探讨了一个有限厚度横截面为椭圆冷却区域内产生的热应力大小。并且讨论了次级裂纹（垂直于原始主裂纹）萌生发育的条件。原始裂纹是一个对称径向裂纹,会朝着垂... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

主要技术路线

图 2-2 问题的分解（a）原问题（b）原问题外部中的应力场（c）位错替代的裂纹解决该问题的第一步是将原问题跟着弹性叠加原理分解为以下两个子问题（1）求解在没有裂纹的情况下，外部载荷在原裂纹处产生的应力场如图2-1b 所示，用 ( x,y)ij 表示。因为沿着原裂纹处的应力场故 y 0， | x | a。（2）如图 2.2c 中所示考虑没有外部荷载的情况下，在原裂纹内填充材料，填充材料至裂纹的几何形貌与受外部荷载时一致。由于裂纹内填充了强制使裂纹张开的材料，故此时在原裂纹面处产生的应力场为 ( x,y)ij 。由叠加原理可知，原问题的应力状态是将这两个问题的解简单相加得到，即x, y(x,y)(x,y)ijijij （ ） （2-9）此处得到的原问题应力场 ( x,y) 必须满足原问题的边界条件，即原裂纹面

2()()2(1)2lim xfxxa 裂纹问题的求解我们考虑一个带裂纹的井筒如下图所示，井筒内对称的位置萌生出一对裂纹，裂纹的连线穿过圆，随着钻井液的循环井周附近温度发生改变。对变问题，如图 2-3 所示，在无限大平面内存在着一有一对径向裂纹。圆心到裂纹末端的长度为 ，在平面内远离圆孔出存在远场应力2 ，3 ，圆的是，在实际问题中，泥浆已经渗透进入了裂缝。

【参考文献】：
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本文编号：3547010