椭圆井眼坍塌压力计算模型研究

发布时间：2023-02-08 17:25

　　井壁失稳问题一直是钻井面临的最主要难题之一,国内外学者针对井壁失稳问题开展过大量的实验和理论研究,但现有研究大都仅限于规则的圆形井眼。众所周知,在非均匀地应力和具有各向异性的地层中,钻井井眼并非为规则的圆形井眼,井眼形状与椭圆形状最为接近,而椭圆井眼井壁稳定性与圆形井眼井壁稳定差异较大。本文在国家自然基金项目(编号:51574202和51474186)的支持下,开展了椭圆井眼坍塌压力研究。首先,基于测井数据和有限元软件对椭圆井眼成因进行了分析;其次,建立了考虑弱面影响的直井/定向井椭圆井眼坍塌压力模型,系统分析了井眼形状、岩石力学特性参数、井眼轨迹和弱面产状等因素对坍塌压力的影响规律;再次,建立了考虑弱面和各向异性渗流作用共同影响下的椭圆井眼坍塌压力模型,开展了弱面效应和渗流作用对坍塌压力的影响因素分析;最终,利用现场数据对模型的有效性进行了验证。取得的主要认识有:(1)在非均匀地应力作用下圆形井眼会逐渐变形成椭圆井眼,且椭圆井眼长短轴之比随地应力非均匀程度的增大而增加;大牛地气田水平井双井径测量结果表现出了明显的非规则圆形井眼特性。(2)坍塌压力会随着椭圆长短轴的增大而增大;弱面内摩...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 椭圆井眼井壁稳定力学研究现状
        1.2.2 渗流对井壁稳定影响研究现状
        1.2.3 含弱面地层井壁失稳研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 技术路线图
    1.5 本文创新点
第2章 椭圆井眼成因分析
    2.1 地应力不均匀性对井眼形状的影响
    2.2 地层各向异性对井眼形状的影响
    2.3 实测井眼形状分析
    2.4 井壁垮塌对井眼形状的影响
    2.5 本章小结
第3章 考虑弱面影响的椭圆井眼坍塌压力研究
    3.1 椭圆井眼井周应力转换
        3.1.1 原地应力转换
        3.1.2 弱面坐标系转换
    3.2 椭圆井眼井周应力场分析
        3.2.1 直井井周应力场分析
        3.2.2 定向井井周应力场分析
    3.3 井壁坍塌失效准则
        3.3.1 岩石本体失效准则
        3.3.2 弱面失效准则
    3.4 计算参数获取
        3.4.1 岩石力学参数确定
        3.4.2 地应力的确定
        3.4.3 孔隙压力的确定
    3.5 直井井壁坍塌压力影响因素分析
        3.5.1 椭圆长短轴之比
        3.5.2 弱面力学参数
        3.5.3 弱面产状
    3.6 定向井井壁坍塌压力影响因素分析
        3.6.1 井眼轨迹
        3.6.2 椭圆长短轴之比
        3.6.3 弱面力学参数
        3.6.4 弱面产状
    3.7 不同地应力机制对坍塌压力影响
    3.8 本章小结
第4章 考虑渗流作用的水平井椭圆井眼坍塌压力模型
    4.1 各向同性渗流规律及其对坍塌压力的影响
        4.1.1 各向同性渗流物理模型
        4.1.2 各向同性渗流附加应力分析
        4.1.3 附加应力对坍塌压力影响规律
    4.2 各向异性渗流及其对坍塌压力的影响
        4.2.1 各向异性渗流物理模型
        4.2.2 各向异性渗流模型分析
        4.2.3 各向异性渗流条件下附加应力分析
    4.3 椭圆井眼井壁坍塌压力影响因素分析
        4.3.1 椭圆长短轴之比
        4.3.2 地应力不均匀性
        4.3.3 岩石力学参数
        4.3.4 井眼轨迹
    4.4 各向同性渗流与各向异性渗流对坍塌压力影响对比
    4.5 本章小结
第5章 编程及实例计算
    5.1 编程计算
    5.2 直井椭圆井眼坍塌压力实例计算
第6章 结论及建议
    6.1 结论
    6.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与参及科研成果



本文编号：3738084