考虑时效特征的深部页岩气井井壁稳定性研究

发布时间：2023-04-22 23:16

　　页岩气资源是一种近年来国家能源开发的重点,因其丰富的储存量,以及其巨大的开发价值,近年来国内外掀起了页岩气开发利用的高潮。随着页岩气开发步伐加快,页岩气井井壁坍塌等安全事故频发,页岩气井的井壁稳定性研究必要性日趋显著。工程实际发现,页岩井壁的物理力学特性是影响页岩气井稳定的重要因素,而水的作用又是削弱岩石力学特性的重要诱因,除此之外,岩石的破坏往往又具有典型的时间效应,针对这些问题,本文从岩石力学的角度,采用室内试验,理论分析、数值模拟相结合的综合分析方法,对页岩力学特性及井壁围岩稳定性进行系统的分析和深入的研究。论文的主要内容和成果如下:(1)现场采取龙马溪组页岩岩样,加工成标准圆柱体试样和含钻孔页岩试样,利用TFD-2000微机伺服控制岩石三轴流变试验机进行室内常规三轴压缩试验及有水压作用的三轴压缩试验,分析页岩的基本力学特性。(2)考虑页岩时效特征,进行室内页岩力学特性试验,包括实体试样和钻孔页岩试样的三轴蠕变试验;并在此基础上,针对钻孔页岩试样,进行了高应力和高水压作用下的三轴蠕变试验。运用岩石蠕变理论,探讨岩石的蠕变特性,研究页岩的蠕变破坏机理。(3)根据页岩蠕变曲线特征,基...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题的背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 页岩基本力学特性研究现状
        1.2.2 岩石流变试验研究
        1.2.3 岩石流变本构模型研究
        1.2.4 页岩气井井壁稳定性研究
        1.2.5 数值模拟及工程应用研究
    1.3 主要研究内容
        1.3.1 页岩基本物理力学性质研究
        1.3.2 页岩流变特性研究
        1.3.3 深井页岩流变本构模型研究
        1.3.4 典型油气井工程数值模拟及井壁稳定性研究
    1.4 技术路线
2 页岩基本力学特性室内试验研究
    2.1 试验概况
        2.1.1 试验设备及试件制备
        2.1.2 试验方法
        2.1.3 试验方案
    2.2 实体页岩试样变形特性分析
        2.2.1 应力应变曲线分析
        2.2.2 试样破坏特性分析
    2.3 钻孔页岩试样变形特性分析
        2.3.1 试验结果
        2.3.2 应力应变分析
        2.3.3 抗剪强度分析
        2.3.4 Mohr-Coulomb破坏准则及其参数识别
        2.3.5 岩石试样破坏特性
    2.4 本章小结
3 页岩流变特性试验研究
    3.1 试验概况
        3.1.1 试验设备
        3.1.2 试验方法
        3.1.3 试验方案
    3.2 实体页岩流变特性分析
        3.2.1 蠕变特性分析
        3.2.2 破坏特征分析
    3.3 钻孔页岩流变特性分析
        3.3.1 钻孔型试样蠕变特性分析
        3.3.2 流固耦合作用下钻孔页岩试样蠕变曲线特性分析
        3.3.3 破坏特征分析
    3.4 本章小结
4 考虑时效特征的页岩蠕变模型研究
    4.1 元件模型理论
    4.2 岩石蠕变模型
    4.3 Cvisc模型
    4.4 Cvisc模型参数识别
    4.5 本章小结
5 考虑时效特征的页岩气井井壁稳定性分析
    5.1 页岩气井壁围岩应力
    5.2 数值模拟计算模型及参数选取
        5.2.1 FLAC^3D简介
        5.2.2 计算模型
        5.2.3 计算参数选取
    5.3 井壁稳定性分析
        5.3.1 无水压作用下井壁稳定性分析
        5.3.2 水压作用下井壁稳定性分析
    5.4 本章小结
6 主要结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 后续研究工作展望
致谢
参考文献
作者在攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果



本文编号：3798597