收藏本站
《哈尔滨工程大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

井壁稳定性若干力学问题的研究

杨敬源  
【摘要】:井壁失稳问题是石油钻井过程中普遍存在并一直困扰石油工业界的一个重大问题。钻井过程中井壁失稳易造成井壁垮塌、缩径、漏失、卡钻及储层污染等井下复杂情况和事故,严重制约了油气田勘探开发的发展。在油气勘探开发中钻井费用占了勘探开发总费用的50%-80%,研究和应用具有先进、适用性的钻井技术是降低钻井成本的关键。 钻井过程是地下工程,涉及到复杂的地质结构,因而井壁失稳问题是国内外石油钻井界十分关注和亟待解决的难题之一。论文从力学的角度,应用地质力学、弹塑性力学、有限变形弹塑性理论、断裂力学和损伤力学理论对井壁稳定机理进行研究。 1、岩石材料的强度(破坏)准则在钻井工程中发挥着基础作用,对于硬脆岩石它为岩石材料的破坏提供判定标准,而对于塑性变形岩石,它是进一步建立岩石弹塑性本构关系重要的基础。论文对岩石材料的强度(破坏)准则进行了评述。在材料为均匀各向同性时,考虑到岩石材料从弹性到非线性变形过程的连续性,认为采用双参数强度准则,不但给处理问题带来方便,同时也具有物理意义上的合理性。 2、当井眼完钻后,在井眼周围引起应力重新分布,形成井壁周围的应力集中。在外载荷作用下,井壁内部区域介质由于弹性而进入塑性变形阶段。将地层岩石视为多孔弹塑性介质,建立了考虑孔隙压力和渗流作用的影响以及岩石拉、压屈服强度不等的SD效应的井壁稳定问题的理论分析模型。采用自相似假设,对井壁周围岩石进行了弹塑性力学分析,给出了井壁周围的应力和位移分布。 3、在岩盐层和塑性泥岩层中的井眼缩径问题的研究是钻井工程关注问题之一。从变形量级的分析和现场观测的结果可以发现,采用小变形理论分析井眼的缩径具有明显的缺陷。应用有限变形次弹--塑性理论,建立了井眼的缩径模型,分析井眼附近力学量随外载荷和本构参数的变化规律,力图为岩石材料本构参数的实验测定和调节钻井液密度防止井眼失稳提供理论参考依据。 4、针对井壁附近的软岩在有限变形过程中产生的井眼挤毁问题,采用有限变形弹性理论研究井眼从圆形变形到椭圆形的变化过程,探讨了井眼挤毁的力学机理。 5、通常在岩层中存在大量的随机分布的缺陷(孔洞、微裂纹等),岩石的微结构对井眼的稳定性有根本性的影响作用。在钻井工程中,人们把泥岩层作为含微裂纹的准脆性材料加以研究。论文采用细观力学和断裂力学相结合的方法,对井壁稳定性的问题中的井壁坍塌和地层破坏进行了定量的分析,确定了钻井液密度的范围。 井壁失稳问题是一个复杂和需要进一步开展研究的问题,随着能源需求的加大和石油工业的不断发展,解决井壁失稳的问题就更加迫切,本文研究所得到的理论结果将为防止井壁失稳提供参考依据。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TE21

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杜红岩;;山岭隧道工程地质勘察的问题探析[J];中国新技术新产品;2012年01期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭商平,蒲小林,雷刚,朱洪武,邓如明;用模糊综合评判法评价井壁的稳定性[J];断块油气田;2004年04期
2 孙学增,孙茂凤,张文,孙全俊,王恒贵;椭圆度对井眼拉伸和挤毁破坏的影响[J];大庆石油学院学报;1998年03期
3 金衍,陈勉,柳贡慧,陈治喜;大位移井的井壁稳定力学分析[J];地质力学学报;1999年01期
4 邓金根,刘书杰,石得勤,张利;软泥岩井眼弹塑性变形的拉格朗日元法计算[J];地质力学学报;1999年01期
5 徐曾和,徐小荷,路保平;弹塑性非线性渗流耦合问题的一个解析解[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年S1期
6 李敬元;李子丰;;渗流作用下井筒周围岩石内弹塑性应力分布规律及井壁稳定条件[J];工程力学;1997年01期
7 李忠华,潘一山;有渗流作用的油井井壁稳定性的解析分析[J];工程力学;2002年03期
8 高玉臣;裂纹起始扩展的弹塑性场[J];固体力学学报;1980年01期
9 高玉臣;理想弹塑性平面应力问题[J];固体力学学报;1982年03期
10 王自强,秦嘉亮;含空洞非线性材料的本构势和空洞扩展率[J];固体力学学报;1989年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 谭英杰;泥岩膨胀机理的弹塑性力学分析[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 郑贵;井壁稳定问题的断裂损伤力学机理的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯权和;查五生;彭必友;;面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化[J];工程塑料应用;2010年05期
2 范颖芳,周晶;人工神经网络在受腐蚀钢筋混凝土结构工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 韩建刚,黄义,暴瑛;多变量小波有限元法在求解中厚板问题中的应用[J];四川建筑科学研究;2004年04期
4 柯长仁;蒋俊玲;陈升平;;混凝土单轴压缩损伤的模型试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
5 罗晓勇;施养杭;;混凝土断裂的研究现状与展望[J];四川建筑科学研究;2008年06期
6 聂重军;雷鸣;夏力农;;预应力混凝土管桩挤土效应理论分析[J];四川建筑科学研究;2009年02期
7 汤世才;;工程静压桩桩端扩张压力评价[J];安徽职业技术学院学报;2006年04期
8 余景平,沈鹏程,路观平,沈小璞;状态空间法分析结构的动态响应[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1995年02期
9 崔建华;能量守恒律及熵不等式的张量分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1996年01期
10 沈小璞,陈荣毅,沈鹏程;状态空间法解厚薄壁压力管的多变量统一问题[J];安徽建筑;1996年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈金辉;康毅力;李大奇;游利军;;致密砂岩储层裂缝面结构模型及应力敏感性研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 方俊伟;康毅力;游利军;李相臣;;致密砂岩气藏多尺度传质行为研究进展[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
3 张旭;孙可明;李凯;;流固耦合作用下水平井变质量流动规律分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
4 高红梅;兰永伟;赵继涛;于秀娟;马强;;温度和应力耦合条件下岩石渗透规律实验研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
5 黄筑平;陈永强;;准热力学公设和热弹塑性本构关系[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
6 于雪梅;程伟;唐立强;吴爽;;压力敏感性材料宏观屈服准则的构建[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
7 林立志;李法新;;考虑弹塑性变形约束的裂纹尖端塑性区分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
8 林达明;尚彦军;孙福军;孙元春;吴锋波;刘志强;;岩体强度估算方法研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
9 宋常;冯新;周晶;;高混凝土重力坝在强震作用下损伤破坏的数值模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
10 郭胜山;陈厚群;李德玉;马怀发;;混凝土动力塑性损伤分析中的单元尺寸效应探讨[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄西成;内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D];中国工程物理研究院;2010年
2 郭庆勇;非保守系统Fourier卷积型拟变分原理研究及应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 周平;柔体动力学初值问题拟变分原理及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王纪滨;双材料界面扩展裂纹尖端场奇异性的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
7 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
8 徐玉胜;大能量强夯置换法处理深圳地区软土地基的应用研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
9 韩强;CFRP-混凝土界面粘结滑移机理研究[D];华南理工大学;2010年
10 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
2 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
3 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
5 郭昭亮;含有预置缺陷的膨胀环动态断裂行为研究[D];中国工程物理研究院;2010年
6 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
7 李静涛;煤矿开采岩层与地表变形数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
8 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
9 马宗锋;地铁车站深基坑分步开挖数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
10 赵文娟;采动围岩运动规律与断层活动性的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 师金锋,张应龙;超大断面隧道围岩的稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2005年02期
2 王勇刚;;西南某铁路隧道地质勘察中的几个问题[J];力学与实践;2010年06期
3 熊景芷;杨立新;;严寒地区山岭隧道消火栓系统的设计与研究[J];铁道工程学报;2007年08期
4 郭海满;刘成禹;林瑚旺;杨建成;;龙厦铁路象山特长隧道主要工程地质问题研究[J];铁道勘察;2009年03期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘立功 ,徐秉业 ,刘信声;厚壁圆管的弹塑性分析[J];兵工学报;1989年02期
2 傅征祥,刘桂萍;平行走滑断层相互作用的粘弹模型和减震作用[J];地震;1999年02期
3 宋日新,王振声,周振武;减缓套管损坏速度的矿场试验[J];大庆石油地质与开发;1989年01期
4 姚洪田,王伟,边志家;套管损坏原因与修井效果[J];大庆石油地质与开发;2001年01期
5 周晓玲,郭雷,李自平,刘冰;萨中开发区注聚区块套管损坏原因[J];大庆石油地质与开发;2002年04期
6 艾池,王臣,国郅,周金葵,张丽辉;葡北油田套管损坏规律[J];大庆石油学院学报;2003年02期
7 梁卫东,姜贵璞,王丽敏,于凤林;砂岩油田合理注水压力的确定[J];大庆石油学院学报;2004年04期
8 魏兆胜,王文军;榆树林油田套管损坏机理研究[J];大庆石油学院学报;1997年01期
9 杜时贵,樊良本;岩体结构面粗糙度系数的统计估测[J];地球物理学报;1999年04期
10 孙岩,李本亮,刘海龄,王心源;论层滑、倾滑和走滑断裂系统[J];地质力学学报;1999年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈会军;泥岩的本构方程及油水井套管剪切破坏机理的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕军;钟水清;刘若冰;熊继有;杨令瑞;;钻井液对井壁稳定性的影响研究[J];钻采工艺;2006年03期
2 黄凯文;刘书杰;;涠洲12-1北油田涠二段井壁稳定性技术[J];石油钻采工艺;2007年06期
3 朱荣东;陈平;夏宏泉;范翔宇;;裂缝井壁力学稳定性研究[J];断块油气田;2007年05期
4 金衍;陈勉;卢运虎;骆发前;梁红军;;一种气体钻井井壁稳定性分析的简易方法[J];石油钻采工艺;2009年06期
5 蔚宝华;王治中;郭彬;;泥页岩地层井壁失稳理论研究及其进展[J];钻采工艺;2007年03期
6 刘颂;;国内气体钻井研究新进展[J];钻采工艺;2009年02期
7 张进双;钱晓琳;于培志;张秋娥;;气体钻井后井筒预处理井壁稳定技术[J];石油钻采工艺;2008年05期
8 杨勇;吴国辉;唐立强;杨敬源;;井壁稳定性的弹塑性有限变形理论分析[J];哈尔滨工程大学学报;2010年11期
9 吴超;陈勉;金衍;;井壁稳定性实时预测方法[J];石油勘探与开发;2008年01期
10 张建国;;气体钻井井壁稳定性问题研究[J];化学工程与装备;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 游利军;谢婷;康毅力;陈一健;;水相毛管自吸调控——裂缝性致密气藏经济开发的关键[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 肖立;张庆贺;蒋万军;史基盛;;泥浆中超深钻井井壁竖向稳定性分析[A];第十届全国青年岩石力学与工程学术大会论文集[C];2009年
3 赵海峰;陈勉;;由实钻资料反演地应力及井壁稳定[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
4 殷志明;周建良;蒋世全;刘健;;深水钻井作业风险分析及应对策略[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
5 朱红钧;林元华;李强;才科;李福利;;基于CFD优选空钻注入压力[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
6 闫相祯;;地应力等势面预测钻井安全技术在南海涠洲湾油田的应用[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王军 秦明;华北五普成功洞穿大牛地超厚煤层[N];中国石化报;2011年
2 通讯员 董晓燕 赵福荣;KCL盐水钻井液体系在苏257井试验取得良好效果[N];中国石油报;2009年
3 纪晓文;中石化石油勘探院井漏堵漏技术获突破[N];科技日报;2009年
4 记者 杜中闻 通讯员 张惠林;西部钻探攻克玉门地区钻井难题[N];中国石油报;2009年
5 黎昌华 王波;川西气体钻井研究项目顺利通过中国石化鉴定[N];中国石化报;2009年
6 唐伟;自主创新 勇攀核心技术高峰[N];科技日报;2008年
7 记者 王巧然 通讯员 张汉林 马红宁;天然气钻井广泛应用川庆钻探[N];中国石油报;2009年
8 赵士振 李江辉 王宾 肖肖 高君 王孝祥 梅辽颖;创新点燃未来[N];中国石化报;2010年
9 王孝祥 胡南方;川西海相牵气龙[N];中国石化报;2010年
10 记者 张云普 通讯员 赵天龄 刘娟;激活“死井” 增产油气[N];中国石油报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 魏春光;涠西南地区现今构造应力场数值模拟与井壁稳定性研究[D];中国地质大学(北京);2006年
3 郭春华;井眼应力分布模拟及井壁稳定性研究[D];成都理工大学;2011年
4 张君亚;也门1区块泡沫钻井参数计算与工艺技术研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 梁利喜;深部应力场系统评价与油气井井壁稳定性分析研究[D];成都理工大学;2008年
6 孔凡军;大庆油田海塔盆地钻井提速关键技术研究[D];东北石油大学;2011年
7 孟英峰;泥页岩水化反应的系统仿真技术及其在油气田开发领域中的应用[D];西南石油学院;2002年
8 杨志彬;川东北地区河坝构造工程地质特征及钻井对策研究[D];成都理工大学;2011年
9 赵国;加密调整井钻井地层压力预测方法研究与应用[D];大庆石油学院;2009年
10 甘立飞;直井和曲井内管柱非线性稳定性分析[D];南京航空航天大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁涛;地应力与井壁稳定性关系研究[D];中国地质大学(北京);2012年
2 王艳梅;温度对花岗岩力学性能影响实验研究及井壁稳定性的分析[D];中国地质大学(北京);2012年
3 李克松;气体欠平衡钻井井壁稳定性研究[D];东北石油大学;2011年
4 唐文泉;泥页岩水化作用对井壁稳定性影响的研究[D];中国石油大学;2011年
5 杨叶;水化作用条件下泥页岩井壁稳定性测井评价方法研究[D];中国石油大学;2011年
6 朱国涛;泥页岩井壁稳定性力学与化学耦合模型研究[D];西安石油大学;2012年
7 王中;地应力与井壁稳性关系研究[D];中国地质大学(北京);2010年
8 折海成;基于损伤力学理论的泥页岩井壁稳定性研究[D];西安石油大学;2011年
9 闫萍;利用测井资料计算地应力及其在山前构造带的应用研究[D];中国石油大学;2007年
10 童凯军;川西坳陷深层须家河组地应力场特征研究及应用[D];成都理工大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026