渗流作用下井筒周围岩石内弹塑性应力分布规律及井壁稳定条件.pdfVIP

维普资讯 — — ?弓7工程力学 VL。l4ND．2 Feb． 19g7 第 增 ¨竹 渗流作用下井筒周围岩石内弹塑性 卷年 第l 2 期 月 应力分布规律及井壁稳定条件。 ● I ， ， f 、、， 李敬元 李子丰 (大庆石油学院石油工程系，黑宠江安选 151400) 摘 要 搏地层岩石梗为多孔介质，考虑了孔晾压力和渗瘴作用的影响．根据弹性理论和 摩尔一库仑屈服条件以及岩石损伤后的软化特性．对井筒周围岩石进行了弹塑性力学分析，给 出了井壁稳定条件． 蝴 一 ’旦- 油井 T墨2 一 、 前 言 保持井眼稳定是钻采作业腰利进行的前提条件之一．井壁岩石既受到地应力的作用，又 受到井眼内钻井藏柱压力的作用。R~mlusRi~nes等对井眼周围的岩石应力进行了弹塑性分 析 [1]。岩石力学实验表明，大部分岩石在损伤后都具有软化现象．射玉石等采用摩尔一库仑 屈服准则，考虑了材料损伤后的应变软化特性，分析了在内压及地应力的共同作用下的弗壁 围岩的受力及变形，得出了井壁围岩失稳破坏的临界井眼压力，提出了一种选择钻井藏密度 的方法嘲。本文将地层岩石视为多孔介质，考虑了孔隙压力和渗流作用的影响，根据弹性理 论和摩尔一库仑屈服条件，考虑岩石损伤后的软化特性，对井筒周围岩石进行了力学分析， 给出了井壁稳定条件 。 二、数 学 模 型 在初始状态下，地层岩石仅受地应力的作用．在井眼形成的同时，井眼周围岩石内的应 ·奉文收稿日期t]996年1月 维普资讯 工 程 力 学 力重新分布，形成井壁周围的应力集中。当应力分布达到破坏极限时，井壁岩石会破坏。 1I基本假设 (1)井筒是垂直的；在钻孔的过程中，井壁岩石内的应力分布规律属平面应变同题 { (2)水平应力各向相等； (3)宏观上，岩石是各向同性的； (4)岩石具有孔隙性和渗透性 ；因为孔隙很小，宏观上，可以认为岩石是均匀的； (5)在屈服之前 ，岩石是完全弹性的。初始屈服时，符合摩尔一库仑准则r3]E41 =Cocos％+ sin％f ● - | rI、 o-I=Max(-- ，一 ，一 ) f