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《中国地质大学(北京)》 2012年
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地应力与井壁稳定性关系研究

梁涛  
【摘要】:钻井工程是地下工程,涉及复杂多变的地下情况,而且井壁失稳会导致一系列井下事故,对钻井工程危害极大,这使井壁稳定性问题成为困扰钻井工程技术人员的难题,受到了世界钻井工程界的广泛关注。 长期以来,钻井工程人员致力于井壁稳定技术的研究与探索,取得了很大的进展。但是,由于井壁稳定性问题影响因素众多,还有很多有待解决的技术问题,已经取得的研究成果还不能从根本上解决井壁稳定性问题。因此,对井壁稳定性问题还要进行更深入的研究。 井壁失稳主要表现为井壁围岩的压缩剪切破坏、拉伸破坏两种基本类型。压缩剪切破坏是因为钻井液密度过低,井壁处的应力水平超过了岩石的抗压强度。拉伸破坏或压裂裂缝是引起井漏的主要原因,井漏严重会使环空压力迅速降低,容易发生井喷。本文结合北京平谷地应力测量与监测钻孔(钻孔编号ZK1)进行井壁稳定性分析,进行了如下工作: 1、测量原地应力,并对该孔岩心进行岩石力学试验。 2、建立井壁稳定性分析模型,计算地层坍塌和破裂压力,分析地应力对井壁稳定性的影响。 3、应用ANSYS有限元软件,进行井壁稳定性数值模拟。 在上述工作的基础上,通过理论分析和数值模拟对井壁稳定性进行了多方面的对比分析,得出以下结论: 1、得到了地应力大小及不均匀性对井壁坍塌压力和破裂压力的影响曲线。 2、选用Mohr-Coulomb强度准则、Drucker-Prager强度准则和Mogi-Coulomb准则,通过对比三个准则预测的地层坍塌压力,得出中间主应力对井壁稳定有加强作用,Mogi-Coulomb准则有更好的适用性。 3、通过数值模拟得出ZK1孔使用清水钻进就可以满足井壁稳定的需要,继续增加钻井液密度对促进井壁稳定益处不大。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TE21

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【参考文献】
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