岩盐蠕变的材料模型及其在井壁稳定数值模拟中的应用SaltCreep.PDFVIP

Abaqus 中国用户会议，苏州，2011 年10 月26 日 岩盐蠕变的材料模型及其在井壁稳定数值模拟中的应用 沈新普, Ronald Sweatman 哈利伯顿能源服务公司, TX Houston 摘要：本文的目的是研究岩盐在深水钻井井壁稳定中的蠕变行为。必威体育精装版实测资料表明，深海井孔在固井 时，固井水泥浆在固化的过程中，存在一个很难察觉的时间段，在这个时间段里，水泥浆一方面因为变成 了胶质物体而失去静水压力，另一方面因为还没变成固体而不具有强度。这个压力梯度损失可以从 16ppg 迅速降至 2 个 ppg ，井壁由于失去液压支撑而发生蠕变位移，并进而导致套管损毁。本文采用粘弹塑性本 构模型，结合Abaqus 子模型技术，对这一现象进行了3 维数值模拟。数值结果表明，对于距离海底500 米 的深度上的岩盐层，其蠕变量在给定时间内没有足够大的变形，可以忽略。而当深度达到 1500 米时，岩盐 的蠕变径向位移量明显，可以达到 9 个毫米。另外，数值结果还表明，由于整个大的地层结构和岩盐几何 形状的影响，井孔周围岩盐的蠕变并不是对称的。 关键词 ：岩盐，蠕变，粘弹塑性，井孔，固井 Salt Creep: Material Model and Numerical Simulation with Application to Wellbore Stability Xinpu Shen, Ronald Sweatman, Halliburton Energy Services, TX Houston Abstract : Aim of this work is to investigate the creep behavior of salt within the environment of wellbore in a deep water field. Load caused by loss of hydrostatic pressure during cementing is applied to the wellbore surface. Elastoviscoplastic model is adopted in modeling the creep behavior of the salt. Numerical results of salt creep corresponding to depths of TVD below seafloor at 500m and 1500m are calculated respectively. It is found that the creep of salt at TVD below seafloor at 500m is trivial, but the creep at the TVD below seafloor at 1500m is significant. Due to the influence of the geostructure at field level, the stress status at the neighborhood of wellbore is not uniform. Consequently the salt squeezing to the wellbore caused by creep is not uniform. Keywords: salt, creep, elastoviscoplasticity, wellbore, cementing, 1. 引言 岩盐的蠕变特性使其对井壁稳定有特殊的影响：它使得岩盐在较小的偏应力作用下能够随时间变化产生明 显的位移，并进一步影响整个地层的应力分布。岩盐层附近的地应力重分布现象给工程带来很多不利因 素，导致井壁不稳定的事件经常发生。对岩盐蠕变特性及其影响的研究文献很多，这里仅举几例 [1][2][3][4][5]。 实际测量表明，岩盐对井孔稳定性的影响并不仅限于钻井时的种种困难。测量发现，固井时，由于岩盐 层岩水对固井水泥浆的成分有所影响，从而会导致固井泥浆中静水压力的快速急剧下降，致使尚未