考虑钻井液浸入的砂岩井壁坍塌模型

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1、第33卷第3期石油钻采工艺Vo1．33No．32011年5月OILDRILLING&PRODUCT10NTECHN0L0GYMav2011文章编号：1000—7393(2011)03—011904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

2、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

3、标识码：AModelofsidewallcollapseofsandstonewiththemudfiltrationinvasionQIUKang(ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)Abstract：Theholeenlargementisveryseriousinthesandstoneformationiftheholeisexposedtomudforlongtime．ThechangesofYoung’Smodulus、Poisson’

4、Sratio、cohesionandfrictionangleofthesandstonearestudiedbyexperimentsthatthecoresareim-mersedinmudfordiferenttime．Whilethestressesaroundthewellborearestudied，thatthechangesofYoung’Smodulus、PoissonSratioareconsidered．Baseonthese，themodelofcollapsepressureis

5、established．Thoughttheexperimentsandcalculation，theconclu—sionsaregotasfollows：TheYoung’Smodulus，cohesionandfrictionanglearereducedandthePoisson’Sratioenlargedmoreasthetimethatcoresareimmersedinmudislonger；thestressesarechangedwiththechangesofYoung’Smodul

6、us、Poisson’Sratio；thecollapsepressureisrestedwiththechangedstressesandcohesionandfrictionangle；thecollapsepressureofwellborewillbereducedfirstandthenenlarged．Keywords：holeenlargement；exposedtime；rockmechanicsfactor；stressesaroundwellbore；collapsepressure对

7、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较好，但是随着裸层的液体主要为水以及水中所溶解的离子，这部分露时间增长，同样存在井眼扩径严重的问题。现有砂外来介质对砂岩力学性能的影响在过去的研究中往岩地层坍塌模型通常建立在井眼开挖时的应力场及往被忽略了。外来介质的对岩石的影响主要包括2岩石力学强度基础上，没有考虑钻井液侵入引起的个方面：一是饱和度对岩石力学性能的影响¨。；二井周应力场及岩石力学参数变化。在实际钻井过程是水岩离子交换对岩石

8、力学性能的影响¨J。上述基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发技术”的子项目“塔里木盆地库车前陆冲断带油气勘探开发示范工程”(编号2008ZX05046o作者简介：邱康，1983年生。现于中国石油大学岩石力学实验室从事井壁稳定与出砂方面的研究。电话：13466794042。Emailallllove0902@163．corn。120石油钻采工艺2011年5月(第33卷)第3期研究表明随着饱和度的增加岩石的黏聚力、内