【摘要】：隨著頁巖氣勘探開發(fā)的迅速發(fā)展,層理性頁巖地層的井壁穩(wěn)定備受關(guān)注,對具有明顯的層理性和各向異性的地層,基于各向同性假設(shè)的常規(guī)均質(zhì)模型不能真實地反映其井壁失穩(wěn)規(guī)律,而橫觀各向同性假設(shè)更接近層理性地層特征。本文基于橫觀各向同性假設(shè),考慮鉆井液循環(huán)等因素導(dǎo)致的地層溫度擾動所產(chǎn)生的熱效應(yīng),井筒和地層壓力差導(dǎo)致的滲流效應(yīng),開展了熱孔彈性井壁穩(wěn)定方面的理論研究。開展的主要研究工作有:(1)研究了熱孔彈性條件下完全各向同性均質(zhì)地層和橫觀各向同性層理地層中井壁或井周應(yīng)力分布規(guī)律,對橫觀各向同性層理地層,還分析了彈性常數(shù)(彈性模量和泊松比)各向異性的影響以及層理面產(chǎn)狀的影響;(2)推導(dǎo)了針對水平井的各向異性滲流模型,給出了各向異性滲流下滲流應(yīng)力的計算方法,利用各向同性模型驗證了本文模型的正確性,并以欠平衡水平井為例,分析了井周各向異性滲流應(yīng)力分布規(guī)律;(3)建立了水平井井筒-地層溫度場模型,并通過全隱式有限差分法對其進行求解,分析了水平井鉆井過程考慮循環(huán)壓耗和機械摩擦熱源項的水平井井筒溫度場,同時也得到地層中溫度分布規(guī)律,并以此求得地層中熱應(yīng)力分布。(4)同時分析了各向同性均質(zhì)地層以及橫觀各向同性層理地層中考慮熱效應(yīng)和滲流效應(yīng)的熱孔彈性井壁穩(wěn)定。在各向同性均質(zhì)地層井壁穩(wěn)定分析中,計算了分別基于Mohr-Coulomb準則和Mogi-Coulomb準則的坍塌壓力;在橫觀各向同性地層中,還考慮了層理地層彈性常數(shù)各向異性、層理產(chǎn)狀、層理弱面效應(yīng)、層理強度以及滲流和熱效應(yīng)的影響。本文研究成果為準確分析層理性地層中考慮滲流和熱效應(yīng)的熱孔彈性井壁穩(wěn)定奠定了一定的理論基礎(chǔ),對現(xiàn)場鉆井優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:With the rapid development of shale gas exploration and development, the wellbore stability of stratified shale formation has attracted much attention. The conventional homogenization model based on isotropic hypothesis can not truly reflect the wellbore instability law, while the transversely isotropic hypothesis is closer to the formation characteristics of formation rationality. Based on the transversely isotropic hypothesis, the thermal effect of formation temperature disturbance caused by drilling fluid circulation and the percolation effect caused by pressure difference between wellbore and formation are considered in this paper. The main research works are as follows: (1) the distribution of borehole stress in completely isotropic homogeneous formation and transversely isotropic stratigraphic formation under the condition of thermal pore elasticity is studied. The influence of anisotropy of elastic constant (modulus of elasticity and Poisson's ratio) and the effect of stratification surface occurrence are also analyzed. (2) the anisotropic percolation model for horizontal well is derived, and the calculation method of seepage stress under anisotropic seepage is given. The validity of the model is verified by isotropic model, and the distribution of anisotropic percolation stress around the well is analyzed by taking the underbalanced horizontal well as an example. (3) the wellbore temperature field model of horizontal well is established. The temperature field of horizontal wellbore considering circulation pressure consumption and mechanical friction heat source during horizontal well drilling is analyzed by means of fully implicit finite difference method. At the same time, the temperature distribution law in formation is obtained. The thermal stress distribution in the formation is obtained. (4) at the same time, the stability of the elastic wellbore in the isotropic homogeneous formation and transversely isotropic stratified formation considering the thermal effect and percolation effect is analyzed. In the analysis of wellbore stability in isotropic homogeneous formation, the collapse pressure based on Mohr-Coulomb criterion and Mogi-Coulomb criterion is calculated, and in transversely isotropic formation, the anisotropy of elastic constant, stratigraphic occurrence and weak plane effect of bedding are also considered. The influence of bedding strength, seepage and thermal effect. The research results in this paper have laid a certain theoretical foundation for the accurate analysis of the stability of the elastic wellbore of hot hole considering seepage and thermal effects in the stratigraphic rational formation, and have certain guiding significance for the field drilling optimization.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(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：2287008