本文選題：滲流 + 流固耦合�。� 參考：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：避免井壁失穩(wěn)所造成的工程事故是油氣田工業(yè)生產(chǎn)中的一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn),而泥頁巖井壁又常常是事故多發(fā)的一個井位段,所以掌握和了解其失穩(wěn)機(jī)理要素才能夠有目的、有針對性的進(jìn)行預(yù)防和補(bǔ)救。本文在泥頁巖流固耦合、力化耦合等方面的研究基礎(chǔ)上著重考慮了流體作用于泥頁巖井壁后對圍巖體造成的損傷破壞,并通過等效應(yīng)力原理在泥頁巖井壁流固耦合模型中引入化學(xué)場因素,憑借巖石物性狀態(tài)方程、流體質(zhì)量方程及動量與能量方程建立了泥頁巖井壁流固化耦合模型。分析與研究得出:(1)在受近井壁地應(yīng)力的分布影響下泥頁巖圍巖初始缺陷會受到流體入侵造成微缺陷的損傷,通過應(yīng)力應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系給出泥巖圍巖在彈塑性區(qū)的損傷狀態(tài)方程。(2)采用數(shù)值模擬求解模型方程,利用有限元ANSYS軟件仿真鉆開泥巖地層時地層隨地應(yīng)力的分布影響,結(jié)果表明地層鉆開的瞬間,受最大最小地應(yīng)力的影響井壁圍巖體發(fā)生變形位移,其變形位移大小與方向受地應(yīng)力分布的影響。(3)考慮流體作用于泥頁巖圍巖所帶來的損傷時,本文依據(jù)FLUENT軟件進(jìn)行流體入侵泥巖圍巖的仿真模擬,結(jié)果表明流體在井壁附近地層應(yīng)力較小處對泥巖的損傷破壞較為嚴(yán)重,其嚴(yán)重程度受流體壓力和地應(yīng)力分布的影響。(4)表征流體特性對泥巖的損傷破壞情況,分別用不同流體飽和過后的泥巖試件作力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出泥巖的抗拉抗壓強(qiáng)度特性發(fā)生變小變?nèi)醅F(xiàn)象,其彈性模量、內(nèi)摩擦角、粘聚力等力學(xué)參數(shù)值也出現(xiàn)不同程度的降低。就本實(shí)驗(yàn)而言,鉆井液作用后泥巖試件的強(qiáng)度特性變化較為明顯。
[Abstract]:To avoid engineering accidents caused by wellbore instability is a severe challenge in oil and gas field industrial production, and mud shale wellbore is often a section where accidents occur frequently. Therefore, it is only by mastering and understanding the elements of its instability mechanism that it can have a purpose. Prevention and remedy are carried out in a targeted manner. In this paper, based on the study of fluid-solid coupling and mechanical coupling of shale, the damage and failure of surrounding rock caused by fluid acting on shale shaft lining are considered emphatically. The chemical field factor is introduced into the fluid-solid coupling model of shale wellbore by the principle of equivalent stress. Based on the equation of state of rock physical property, fluid mass equation and momentum and energy equation, the coupling model of shale shaft wall flow solidification is established. The analysis and study show that the initial defects of shale surrounding rock will be damaged by fluid intrusion under the influence of near wellbore stress distribution. Through the constitutive relation of stress and strain, the damage state equation of mudstone surrounding rock in elastic-plastic zone is given. The model equation is solved by numerical simulation, and the distribution of stratum with ground stress is simulated by finite element ANSYS software. The results show that the deformation and displacement of wall rock mass is affected by the maximum and minimum in-situ stress, and the deformation displacement is affected by the distribution of in-situ stress at the moment of drilling, and the damage caused by fluid acting on the surrounding rock of shale is considered. Based on fluent software, the simulation of fluid intrusion into mudstone surrounding rock is carried out. The results show that the fluid damage to mudstone is more serious when the formation stress is small near the shaft wall. Its severity is affected by the distribution of fluid pressure and in-situ stress. The damage and failure of mudstone caused by fluid characteristics are characterized. The mechanical experiments of mudstone specimens after different fluid saturation are carried out. The experimental results show that the tensile and compressive strength of mudstone becomes smaller and weaker, and the mechanical parameters such as modulus of elasticity, angle of internal friction and cohesion also decrease to some extent. As far as this experiment is concerned, the strength characteristic of mudstone specimen changes obviously after drilling fluid action.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE21

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本文編號：2002498