井壁失穩(wěn)問題一直是鉆井面臨的最主要難題之一,國內(nèi)外學(xué)者針對井壁失穩(wěn)問題開展過大量的實驗和理論研究,但現(xiàn)有研究大都僅限于規(guī)則的圓形井眼。眾所周知,在非均勻地應(yīng)力和具有各向異性的地層中,鉆井井眼并非為規(guī)則的圓形井眼,井眼形狀與橢圓形狀最為接近,而橢圓井眼井壁穩(wěn)定性與圓形井眼井壁穩(wěn)定差異較大。本文在國家自然基金項目(編號:51574202和51474186)的支持下,開展了橢圓井眼坍塌壓力研究。首先,基于測井?dāng)?shù)據(jù)和有限元軟件對橢圓井眼成因進行了分析;其次,建立了考慮弱面影響的直井/定向井橢圓井眼坍塌壓力模型,系統(tǒng)分析了井眼形狀、巖石力學(xué)特性參數(shù)、井眼軌跡和弱面產(chǎn)狀等因素對坍塌壓力的影響規(guī)律;再次,建立了考慮弱面和各向異性滲流作用共同影響下的橢圓井眼坍塌壓力模型,開展了弱面效應(yīng)和滲流作用對坍塌壓力的影響因素分析;最終,利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)對模型的有效性進行了驗證。取得的主要認識有:(1)在非均勻地應(yīng)力作用下圓形井眼會逐漸變形成橢圓井眼,且橢圓井眼長短軸之比隨地應(yīng)力非均勻程度的增大而增加;大牛地氣田水平井雙井徑測量結(jié)果表現(xiàn)出了明顯的非規(guī)則圓形井眼特性。(2)坍塌壓力會隨著橢圓長短軸的增大而增大;弱面內(nèi)摩...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 橢圓井眼井壁穩(wěn)定力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 滲流對井壁穩(wěn)定影響研究現(xiàn)狀
        1.2.3 含弱面地層井壁失穩(wěn)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線圖
    1.5 本文創(chuàng)新點
第2章 橢圓井眼成因分析
    2.1 地應(yīng)力不均勻性對井眼形狀的影響
    2.2 地層各向異性對井眼形狀的影響
    2.3 實測井眼形狀分析
    2.4 井壁垮塌對井眼形狀的影響
    2.5 本章小結(jié)
第3章 考慮弱面影響的橢圓井眼坍塌壓力研究
    3.1 橢圓井眼井周應(yīng)力轉(zhuǎn)換
        3.1.1 原地應(yīng)力轉(zhuǎn)換
        3.1.2 弱面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
    3.2 橢圓井眼井周應(yīng)力場分析
        3.2.1 直井井周應(yīng)力場分析
        3.2.2 定向井井周應(yīng)力場分析
    3.3 井壁坍塌失效準(zhǔn)則
        3.3.1 巖石本體失效準(zhǔn)則
        3.3.2 弱面失效準(zhǔn)則
    3.4 計算參數(shù)獲取
        3.4.1 巖石力學(xué)參數(shù)確定
        3.4.2 地應(yīng)力的確定
        3.4.3 孔隙壓力的確定
    3.5 直井井壁坍塌壓力影響因素分析
        3.5.1 橢圓長短軸之比
        3.5.2 弱面力學(xué)參數(shù)
        3.5.3 弱面產(chǎn)狀
    3.6 定向井井壁坍塌壓力影響因素分析
        3.6.1 井眼軌跡
        3.6.2 橢圓長短軸之比
        3.6.3 弱面力學(xué)參數(shù)
        3.6.4 弱面產(chǎn)狀
    3.7 不同地應(yīng)力機制對坍塌壓力影響
    3.8 本章小結(jié)
第4章 考慮滲流作用的水平井橢圓井眼坍塌壓力模型
    4.1 各向同性滲流規(guī)律及其對坍塌壓力的影響
        4.1.1 各向同性滲流物理模型
        4.1.2 各向同性滲流附加應(yīng)力分析
        4.1.3 附加應(yīng)力對坍塌壓力影響規(guī)律
    4.2 各向異性滲流及其對坍塌壓力的影響
        4.2.1 各向異性滲流物理模型
        4.2.2 各向異性滲流模型分析
        4.2.3 各向異性滲流條件下附加應(yīng)力分析
    4.3 橢圓井眼井壁坍塌壓力影響因素分析
        4.3.1 橢圓長短軸之比
        4.3.2 地應(yīng)力不均勻性
        4.3.3 巖石力學(xué)參數(shù)
        4.3.4 井眼軌跡
    4.4 各向同性滲流與各向異性滲流對坍塌壓力影響對比
    4.5 本章小結(jié)
第5章 編程及實例計算
    5.1 編程計算
    5.2 直井橢圓井眼坍塌壓力實例計算
第6章 結(jié)論及建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與參及科研成果



本文編號：3738084