基于多孔弹性力学理论的深井井底应力场分析

TE242; 基于Biot多孔弹性力学理论,分析复杂应力条件下井底岩石的受力情况,建立考虑时间效应的渗流场与应力场全耦合模型,通过数值求解得到井底应力、孔隙压力随时间的动态变化规律,计算结果与Warren模型进行对比验证;结合三维莫尔库伦准则建立井底岩石强度破坏的预测模型,使用自定义损伤函数分析井底应力状况对岩石强度破坏的影响规律.通过计算损伤函数分析不同工况、不同时刻井底岩石的强度破坏情况.研究表明:求解所建立的流固耦合模型可以实时评估井底岩石的动态响应情况,通常在钻开井眼的瞬间三向应力达到最大值(压应力),而在数十秒后三向应力会达到最小值(部分拉应力),数小时后井底岩石应力状况趋于稳定;过...

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Published in中国石油大学学报（自然科学版） Vol. 44; no. 5; pp. 52 - 61
Main Authors 呼怀刚, 管志川, 许玉强, 韩超, 刘永旺, 梁德阳, 路保平
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 山东省深地钻井过程控制工程技术研究中心,山东青岛266580%中国石化石油工程技术研究院,北京100101 20.10.2020
中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580
Subjects
钻井
时间效应
多孔弹性
井底应力场
强度破坏
三维莫尔库伦准则
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ISSN1673-5005
DOI10.3969/j.issn.1673-5005.2020.05.007

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Summary:TE242; 基于Biot多孔弹性力学理论,分析复杂应力条件下井底岩石的受力情况,建立考虑时间效应的渗流场与应力场全耦合模型,通过数值求解得到井底应力、孔隙压力随时间的动态变化规律,计算结果与Warren模型进行对比验证;结合三维莫尔库伦准则建立井底岩石强度破坏的预测模型,使用自定义损伤函数分析井底应力状况对岩石强度破坏的影响规律.通过计算损伤函数分析不同工况、不同时刻井底岩石的强度破坏情况.研究表明:求解所建立的流固耦合模型可以实时评估井底岩石的动态响应情况,通常在钻开井眼的瞬间三向应力达到最大值(压应力),而在数十秒后三向应力会达到最小值(部分拉应力),数小时后井底岩石应力状况趋于稳定;过平衡钻井工况下,只在井眼打开瞬间近井底面而非井底面处存在强度破坏风险;欠平衡钻井,当压差大于1.75 MPa时,井底岩石在全时段出现强度破坏的趋势,且随压差增大强度破坏区域扩大.
ISSN:1673-5005
DOI:10.3969/j.issn.1673-5005.2020.05.007