【摘要】：有關(guān)井壁穩(wěn)定性的研究一直是鉆井工程關(guān)注的重點,由井壁失穩(wěn)造成的一系列工程事故危害極大。由于井孔失穩(wěn)破壞的情況多發(fā)生于地質(zhì)條件復(fù)雜、層理裂隙廣泛發(fā)育的軟弱地層中,在井壁穩(wěn)定模型分析中綜合考慮地質(zhì)軟弱面的影響是有必要的。本文基于應(yīng)力坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系及弱面-巖體的雙強(qiáng)度準(zhǔn)則,建立了含地質(zhì)弱面地層的井壁穩(wěn)定半解析計算模型,為充分理解地質(zhì)弱面產(chǎn)狀及各地層參數(shù)對井壁穩(wěn)定性的影響提供理論依據(jù),可有效指導(dǎo)安全鉆井施工。此外,本文對于復(fù)雜地層中反演地應(yīng)力的方法進(jìn)行了一些探索。本文中開展的工作主要有:1、取含不同產(chǎn)狀軟弱結(jié)構(gòu)面的巖樣進(jìn)行室內(nèi)單軸壓縮及超聲波試驗,以驗證含弱面巖石的強(qiáng)度弱化特征,為隨后理論分析提供實驗依據(jù);2、介紹了由測井資料獲取地層參數(shù)數(shù)據(jù)的一般性方法,包括得到巖體物理、力學(xué)基本參數(shù)的一般公式,闡述了井壁穩(wěn)定模型中輸入地層參數(shù)的獲取方法;3、建立了含地質(zhì)弱面地層的井壁穩(wěn)定模型,利用編程軟件獲得求解程序,驗證求解程序的可靠性,對比了不同強(qiáng)度準(zhǔn)則對計算結(jié)果的影響;4、考慮地應(yīng)力水平的一般性和巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面對井壁圍巖強(qiáng)度的影響,對具體工況下的水平井、斜井穩(wěn)定性進(jìn)行計算,綜合分析了影響井壁穩(wěn)定性的因素,為復(fù)雜工況下合理施工提供指導(dǎo)性建議;5、探索利用所建模型在復(fù)雜地層中進(jìn)行地應(yīng)力反演工作的方法,由于目前鉆孔崩落法反演地應(yīng)力只適用于各向同性地層,該方法可作為其有效補(bǔ)充,以提供更加豐富的地應(yīng)力反演資料。
[Abstract]:The research on wellbore stability has been the focus of drilling engineering, and a series of engineering accidents caused by wellbore instability are very harmful. Due to the fact that the failure of borehole instability occurs in the soft formation with complex geological conditions and widely developed bedding fractures, it is necessary to consider the influence of geological weak surface in the analysis of wellbore stability model. Based on the transformation of stress coordinate and the double strength criterion of weak plane-rock mass, a semi-analytical model for the stability of borehole with geological weak plane is established in this paper. This paper provides a theoretical basis for fully understanding the influence of geological weak plane occurrence and the parameters of various layers on the wellbore stability, and can effectively guide the safe drilling operation. In addition, the method of inversion of earth stress in complex strata is explored in this paper. The work carried out in this paper mainly includes: 1, taking rock samples with different forms of weak structural planes for laboratory uniaxial compression and ultrasonic testing to verify the weakening characteristics of rocks with weak surfaces. This paper provides an experimental basis for theoretical analysis and introduces a general method for obtaining formation parameter data from logging data, including the general formulas for obtaining the basic parameters of rock mass physics and mechanics. This paper expounds the method of obtaining the input formation parameters in the wellbore stability model, establishes the wellbore stability model with geological weak plane formation, obtains the solution program by using the programming software, and verifies the reliability of the solution program. The influence of different strength criteria on the calculation results is compared. Considering the generality of in-situ stress level and the influence of weak structure in rock mass on wall rock strength, the stability of horizontal well and inclined well under specific working conditions is calculated. The factors affecting the stability of the shaft wall are comprehensively analyzed, and the guiding suggestions for reasonable construction under complex working conditions are provided. The method of inversion of in-situ stress in complex strata by using the established model is explored. Because the borehole caving method is only suitable for the inversion of geostress in isotropic strata at present, this method can be used as an effective supplement to it in order to provide more abundant inversion data of in-situ stress.
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【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：2181177