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(diǎn),由井壁失穩(wěn)造成的一系列工程事故危害極大。特別對(duì)于計(jì)算破裂壓力,即地層發(fā)生破裂時(shí)井孔內(nèi)的壓力是井壁穩(wěn)定中重要的一環(huán)。本文主要應(yīng)用連續(xù)位錯(cuò)分布法研究井眼周圍裂紋的擴(kuò)展。該方法可計(jì)算破裂壓力和裂紋的張開(kāi)位移與裂紋長(zhǎng)度、原地層中應(yīng)力狀態(tài)、破裂壓力和巖石性質(zhì)之間的關(guān)系。旨在量化各個(gè)參數(shù)對(duì)裂紋擴(kuò)展時(shí)的影響。我們考慮到井筒內(nèi)流體已經(jīng)侵入了裂紋面上,裂紋面上壓力等于井筒內(nèi)流體壓力。這樣我們能夠通過(guò)沿裂紋面求解一個(gè)積分方程得到未知的位錯(cuò)密度,從而求解這一裂紋問(wèn)題。這種方法不僅可以求解出應(yīng)力強(qiáng)度因子,還能得到裂紋張開(kāi)時(shí)的幾何形貌信息。當(dāng)較冷的流體注入較熱的儲(chǔ)層時(shí),井周附近一定區(qū)域內(nèi)的巖石溫度降低。冷卻區(qū)域內(nèi)巖石收縮,在井周附近形成熱應(yīng)力場(chǎng)。對(duì)于中等深度的油層來(lái)說(shuō),此時(shí)水平地應(yīng)力會(huì)明顯減少。如果井筒內(nèi)壓力較高以至于井壁上裂紋萌生。當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí),流體所影響的區(qū)域在平面視圖上的幾何形貌會(huì)從一個(gè)基本的正圓變?yōu)橐粋�(gè)橢圓。本文探討了一個(gè)有限厚度橫截面為橢圓冷卻區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力大小。并且討論了次級(jí)裂紋（垂直于原始主裂紋）萌生發(fā)育的條件。原始裂紋是一個(gè)對(duì)稱徑向裂紋,會(huì)朝著垂... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

主要技術(shù)路線

圖 2-2 問(wèn)題的分解（a）原問(wèn)題（b）原問(wèn)題外部中的應(yīng)力場(chǎng)（c）位錯(cuò)替代的裂紋解決該問(wèn)題的第一步是將原問(wèn)題跟著彈性疊加原理分解為以下兩個(gè)子問(wèn)題（1）求解在沒(méi)有裂紋的情況下，外部載荷在原裂紋處產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)如圖2-1b 所示，用 ( x,y)ij 表示。因?yàn)檠刂鸭y處的應(yīng)力場(chǎng)故 y 0， | x | a。（2）如圖 2.2c 中所示考慮沒(méi)有外部荷載的情況下，在原裂紋內(nèi)填充材料，填充材料至裂紋的幾何形貌與受外部荷載時(shí)一致。由于裂紋內(nèi)填充了強(qiáng)制使裂紋張開(kāi)的材料，故此時(shí)在原裂紋面處產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)為 ( x,y)ij 。由疊加原理可知，原問(wèn)題的應(yīng)力狀態(tài)是將這兩個(gè)問(wèn)題的解簡(jiǎn)單相加得到，即x, y(x,y)(x,y)ijijij （ ） （2-9）此處得到的原問(wèn)題應(yīng)力場(chǎng) ( x,y) 必須滿足原問(wèn)題的邊界條件，即原裂紋面

2()()2(1)2lim xfxxa 裂紋問(wèn)題的求解我們考慮一個(gè)帶裂紋的井筒如下圖所示，井筒內(nèi)對(duì)稱的位置萌生出一對(duì)裂紋，裂紋的連線穿過(guò)圓，隨著鉆井液的循環(huán)井周附近溫度發(fā)生改變。對(duì)變問(wèn)題，如圖 2-3 所示，在無(wú)限大平面內(nèi)存在著一有一對(duì)徑向裂紋。圓心到裂紋末端的長(zhǎng)度為 ，在平面內(nèi)遠(yuǎn)離圓孔出存在遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力2 ，3 ，圓的是，在實(shí)際問(wèn)題中，泥漿已經(jīng)滲透進(jìn)入了裂縫。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3547010