泥页岩地层井壁稳定性研究及软件编制

发布时间：2017-06-08 07:02

  本文关键词：泥页岩地层井壁稳定性研究及软件编制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：井壁稳定性问题一直是油气开采中遇到的并需急切解决的问题,世界上几乎所有的油气田都不同程度的存在井壁失稳问题,我国各大油田中也普遍存在井壁失稳的情况。泥页岩地层在石油的勘探和开发中很容易发生井壁失稳现象,常见的现象有泥页岩井壁的坍塌剥落、塑性泥页岩的缩径以及井下卡钻等。本文主要研究内容及相应结论如下:(1)对上覆岩层压力、地应力和地层孔隙压力的计算方面进行了深入的研究,深化了井壁稳定力学研究,得到了井周应力分布规律及计算井周应力的方法;(2)对比分析了几种岩石强度准则,发现它们都存在一定的局限性——对中间主应力对岩石强度的影响认识不足,而双剪统一强度理论充分考虑了中间主应力对岩石强度的影响。因此本文使用该理论对泥页岩地层井壁稳定性进行研究并且得到了更为准确且符合实际的结果;(3)通过室内岩心的三轴应力实验,确定了泥页岩含水量和岩石力学参数之间的关系,并分析了含水量对岩石力学的影响规律:泥页岩水化后其强度和弹性模量均降低,泊松比增大,而随着含水量的增大,岩石的内聚力和内摩擦角不断减小;(4)通过对安全钻井液密度窗口的敏感性分析发现:安全钻井液密度窗口对泊松比、内摩擦角较为敏感,而过去通常将这两个参数作为常数来处理,本文研究中并未将这两个参数当作常数,因此大大降低了安全钻井液密度窗口的误差,而使得到的结果更准确。(5)基于以上几个方面的研究,开发了预测泥页岩地层安全钻井液密度窗口的软件,运行软件后得到的结果与实际钻井中选用的钻井液密度相吻合,因此该软件对钻井工程具有很强的现实指导意义。
【关键词】：泥页岩 强度准则 井壁稳定 岩石力学参数 测井资料
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE21
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 研究的目的和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 井壁稳定力学研究8-9
• 1.2.2 井壁稳定化学研究9-10
• 1.2.3 井壁稳定力化耦合研究10-12
• 1.3 井壁稳定研究遇到的问题和发展方向12
• 1.4 主要研究内容和创新点12-14
• 1.4.1 主要研究内容12-13
• 1.4.2 创新点13-14
• 第二章 井壁稳定性研究的基础工作14-31
• 2.1 地应力计算14-18
• 2.1.1 上覆岩层压力计算15-16
• 2.1.2 水平地应力的确定16-17
• 2.1.3 考虑构造运动时的地应力计算17-18
• 2.2 地层孔隙压力18-23
• 2.2.1 产生异常压力的原因18
• 2.2.2 地层孔隙压力计算方法18-23
• 2.3 井壁力学模型23-31
• 2.3.1 直井井壁应力模型24-27
• 2.3.2 斜井井壁应力模型27-29
• 2.3.3 井壁有效主应力计算29-31
• 第三章 基于双剪统一强度理论的泥页岩井壁稳定分析31-43
• 3.1 岩石力学中常用强度准则31-34
• 3.1.1 Mohr-Coulomb准则31-33
• 3.1.2 Drucker-Prager准则33
• 3.1.3 Griffith强度准则33-34
• 3.2 双剪统一强度理论34-38
• 3.2.1 双剪应力单元体35-36
• 3.2.2 双剪统一强度理论表达式36-38
• 3.3 双剪统一强度理论在井壁稳定中的应用38-42
• 3.3.1 井壁坍塌压力38
• 3.3.2 垂直井井壁坍塌压力统一解表达式38-40
• 3.3.3 井壁坍塌压力计算实例40-42
• 3.4 拉伸破坏准则42
• 3.5 安全钻井液密度窗口42-43
• 第四章 岩石力学参数实验研究43-59
• 4.1 测井资料处理43-46
• 4.1.1 测井资料的平滑处理43-44
• 4.1.2 测井曲线的环境校正44-46
• 4.2 孔隙度和有效应力系数的计算46-47
• 4.2.1 孔隙度的计算46-47
• 4.2.2 有效应力系数计算47
• 4.3 井壁围岩吸水规律47-48
• 4.4 实验分析岩石力学参数48-55
• 4.4.1 实验设备48-49
• 4.4.2 实验步骤49-50
• 4.4.3 实验结果及分析50-55
• 4.5 敏感性分析55-59
• 第五章 软件开发和应用实例59-66
• 5.1 软件的开发59-62
• 5.1.1 编制应用软件的意义59
• 5.1.2 软件具有的功能59-60
• 5.1.3 软件开发环境60
• 5.1.4 软件运行界面60-61
• 5.1.5 程序运行框图61-62
• 5.2 应用实例62-66
• 第六章 结论及建议66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间发表的论文、专利、获奖71-72

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