考虑钻井液浸入砂岩井壁坍塌模型.pdfVIP

第33卷 第 3期 石 油 钻 采 工 艺 Vo1．33No．3 2011年 5月 OILDRILLING PRODUCT10N TECHN0L0GY Mav 2011 文章编号：1000—7393(2011)03—0119 04 考虑钻井液浸入的砂岩井壁坍塌模型 邱 康 (q-国石油大学石油与天然气学院，北京 102249) 摘要：长时间裸露在钻井液中的砂岩地层扩径严重，通过研究钻井液侵入对井周围岩弹性模量、泊松比、黏聚力及内摩擦 角等力学性能的影响，开展 了井周围岩坍塌压力的研究。研究了钻井液侵入后井周应力场变化规律，并在此基础上建立了考虑 钻井液侵入影响的井壁坍塌模型。通过实验与模型计算可以看出，钻井液滤失，将会在地层周围形成与原地层岩石力学特性不 同的侵入区。钻井液的侵入导致侵入 区弹性模量、黏聚力与内摩擦角减小，而泊松比增加，随着侵入时间的增加 ，弹性模量、黏 聚力与内摩擦角减小越多，而泊松比上升也增加；岩石力学参数的变化与侵入时间呈现线性关系；由于弹性模量、泊松比的变 化 ，井周应力重新分布，井壁的垮塌决定于此时的井周应力与岩石强度；井眼开挖后，井壁坍塌压力往往是先减小后增大。 关键词 ：扩径；裸露时间；岩石力学参数；井周应力；坍塌压力 中图分类号：TE21 文献标识码：A M odelofsidewallcollapseofsandstonewiththemudfiltrationinvasion QIUKang (ChinaUniversityofPetroleum，Bejiing102249，China) Abstract：Theholeenlargementisveryseriousinthesandstoneformationiftheholeisexposedtomudforlongtime．Thechanges ofYoung’Smodulus、Poisson’Sratio、 cohesionandfrictionangleofthesandstonearestudiedbyexperimentsthatthecoresareim- mersedinmudfordifferenttime．Whilehtestressesaroundthewellborearestudied，thatthechangesofYoung’Smodulus、PoissonS ratioareconsidered．Baseonthese，htemodelofcollapsepressureisestablished．Thoughthteexperimentsandcalculation，theconclu— sionsaregotasfollows：TheYoung’Smodulus，cohesionandrfictionanglearereducedandhtePoisson’Sratioenlargedmoreasthetime thatcoresareimmersedinmudislonger；thesrtessesarechangedwiththechangesofYoung’Smodulus、Poisson’Sratio；htecollapse pressureisrestedwiht thechangedstressesandcohesionandrfictionangle；thecollapsepressureofwellborewillbereducedfirstand thenenlarged． Keywords：holeenlargement；exposedtime；rockmechanicsfactor；stressesaroundwellbore；collapsepressure 对于深井及超深井，井眼裸露时间长，在井眼开 中，随着钻井液的滤失，部分液体侵入到地层，渗入地 挖初始阶段，砂岩地层井眼稳定性