收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

层理性地层井壁稳定性及崩落特征研究

张帆  
【摘要】:随着页岩气资源开发的持续进行,层理性地层的井壁稳定性问题日益突出,原有的基于各向同性假设的均质模型无法真实反映层理性地层的井壁稳定性问题。为揭示层状页岩井壁岩石垮塌失稳诱因,探索井壁垮塌主要控制因素,将层状页岩简化为横观各向同性材料,应用室内力学实验测试方法,采用龙马溪组井下岩心开展直接剪切和三轴实验。基于实验数据,通过考虑井下环境中页岩横观各向同性特征、力学强度各向异性,并考虑了层状地层各向异性的渗流特征,建立了层理性页岩井周应力分布模型,计算了地层井壁坍塌压力,结合实际钻井情况,分析了不同层理条件对井壁岩石垮塌失稳及井壁崩落的影响规律。主要研究工作有:(1)开展了岩石力学室内实验,实验结果表明,龙马溪页岩岩体平行层理极为发育,层理面间力学强度弱,沿层理走向的页岩剪切强度远低于垂直层理走向;页岩具有较强的力学参数各向异性,页岩的力学参数变化与取心方向密切相关,当取心方向与层理法向夹角β满足β=O0和β=900时,页岩力学强度较高,β=60°时,页岩力学强度较低。该研究成功解释了龙马溪组页岩水平钻井井壁岩石垮塌失稳的力学主控因素。(2)研究了层状地层的各向异性渗流特征,并揭示层理产状对水平井井周渗流应力的影响规律,综合分析了不考虑渗流,考虑渗流各向同性,渗流各向异性的井周渗流能力的分布规律。(3)研究了横观各向同性条件下,弹性参数、层理产状对水平井井周应力的影响规律,并研究了层状地层层理产状与水平井井周主应力的角度变化关系,建立了考虑最大主应力和中间主应力的水平井坍塌压力计算模型,揭示了最大主应力和中间主应力对坍塌压力的影响。结果表明,本文模型计算的坍塌压力随着井斜角先增加后减小,且与实际情况吻合。(4)分析了层状地层条件下考虑各向异性渗流的井壁失稳问题,基于此建立了考虑中间主应力的Mohr-Coulomb准则和弱面准则的井壁坍塌压力计算模型,研究了不同的弱面特征下,井壁坍塌压力的分布规律。发现:当同时考虑弱面和渗流时,坍塌压力高于只考虑一种因素时的坍塌压力。(5)基于井壁坍塌压力计算结果,建立了层状地层井壁崩落模型,研究了当井壁发生垮塌失稳时,不同层理条件下井壁失稳的方向及井壁崩落特征,发现了不同层理产状对井壁崩落形态的影响规律。本文研究成果为层理性地层水平钻井井身结构及工程参数优化设计奠定基础,具有较高的现场应用价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 马艳莉;张海亮;;井壁稳定性预测方法及应用之研究[J];石化技术;2018年01期
2 王蕊;;石油钻井任意井眼的井壁稳定性研究[J];黑龙江科技信息;2016年06期
3 肖昌;景艳波;姚棋文;刘雪雪;;井壁稳定性预测方法研究与应用[J];断块油气田;2015年01期
4 黄超,何右安,李鹏华,张迎进;利用测井资料研究井壁稳定性问题的进展[J];西部探矿工程;2004年03期
5 吴同明;李健鹰;;井壁稳定性研究中的回归分析法[J];天然气工业;1987年03期
6 刘向君;曾韦;梁利喜;熊健;;页岩层理对井壁稳定性影响分析[J];中国安全生产科学技术;2016年11期
7 宋华;易国华;;井壁稳定性综合模拟评价系统设计[J];长江大学学报(自科版);2015年34期
8 刘新锋;张海龙;刘正伟;高彦才;王圣虹;;大位移井井壁稳定性力学化学耦合研究[J];西部探矿工程;2010年12期
9 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
10 刘厚彬;孟英峰;李皋;李维轩;王延民;;超深井井壁稳定性分析[J];天然气工业;2008年04期
11 刘向君,罗平亚;测井在井壁稳定性研究中的应用及发展[J];天然气工业;1999年06期
12 许萍;;利用图版法预测欠平衡钻井井壁稳定性[J];科学技术与工程;2014年07期
13 张玉亭;周建良;何玉发;许亮斌;袁俊亮;;深水高温高压井测试期间井壁稳定性分析方法研究[J];科技创新与应用;2017年34期
14 易浩;李双贵;王沫;廖冲春;方建波;刘刚;;地应力建模技术在井壁稳定性研究中的应用[J];石油天然气学报;2012年09期
15 聂臻;夏柏如;邹灵战;邓金根;;气体钻井井壁稳定性模型的建立[J];天然气工业;2011年06期
16 朱佑国,曹光保,吕渊,姜玉松,刘普地,虞咸祥,卢如意;龙东矿副井井壁稳定性监测[J];中州煤炭;1995年03期
17 邓虎;杨令瑞;陈丽萍;杨玻;;气体钻井井壁稳定性分析[J];天然气工业;2007年02期
18 周长江;刘向君;张卓;刘洪;;水平气井井壁稳定性研究[J];天然气工业;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 彭智高;刘升贵;陈含;付裕;张晶;;力学在煤层气分支井连接段井壁稳定性问题中的应用[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
2 屈平;申瑞臣;杨恒林;李景翠;董胜伟;;节理煤层井壁稳定性的评价方法研究[A];2008年煤层气学术研讨会论文集[C];2008年
3 王艳梅;刘宝林;贾苍琴;;井壁稳定性的研究[A];第十六届全国探矿工程(岩土钻掘工程)技术学术交流年会论文集[C];2011年
4 陈浩;王秀明;;岩石三阶弹性常数实验测量初步[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
5 朴春德;杨家坤;;基于分布式光纤传感技术的煤矿安全监测现状及展望[A];第一届中国西部矿山地质环境保护学术论坛论文摘要集[C];2017年
6 王京印;程远方;;致密泥岩中流体渗流规律研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
7 张广文;郭念波;王在泉;张东峰;;济宁三号煤矿井壁安全监测研究[A];矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集(上册)[C];2005年
8 岳也;彭扬东;陈书雅;杨现禹;蔡记华;;煤层气钻井抑制性正电胶钻井液的实验研究[A];2016年煤层气学术研讨会论文集[C];2016年
9 黄小兰;刘建军;杨春和;何翔;;渗流作用下注水井井壁稳定性研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 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
2 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
3 谢润成;川西坳陷须家河组探井地应力解释与井壁稳定性评价[D];成都理工大学;2009年
4 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
5 冉利民;镇泾油田地应力研究及其应用[D];中国地质大学;2014年
6 温庆阳;基于软计算理论的深井复杂地层钻井系统风险评估研究[D];中国石油大学(华东);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张帆;层理性地层井壁稳定性及崩落特征研究[D];西南石油大学;2018年
2 宋洋;海塔盆地井壁稳定性研究[D];东北石油大学;2018年
3 丁乙;页岩地层水平井井壁稳定性研究[D];西南石油大学;2016年
4 刘成;高温地热井井壁稳定性研究[D];长江大学;2018年
5 陈秀荣;泥页岩井壁稳定性研究[D];中国地质大学;2009年
6 苏小健;砂泥岩井壁稳定性研究及相关软件系统开发[D];长江大学;2013年
7 和志浩;煤岩井壁稳定性的岩石力学基础研究[D];西南石油大学;2013年
8 赵小龙;石油钻井任意井眼的井壁稳定性研究[D];重庆大学;2008年
9 覃园圆;泥页岩水化对井壁稳定性影响研究[D];西安石油大学;2014年
10 陈冲;钻井过程即时评价垮塌层位井壁稳定性研究[D];中国石油大学(华东);2015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
  • 010-62982499
  • 010-62783978