岩石力学作业10

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1、第1章前言1.1井壁稳定研究的目的和意义井壁稳定一般是指钻井过程中井壁的张性破坏(井漏)和剪切破坏(井塌)问题，是钻井工程中经常遇到的井下复杂情况之一，具体包括井眼缩径、坍塌、井漏、卡钻等，尤其是井漏、井喷对储层的伤害很大。据有关资料介绍，世界范围内平均每年用于处理井眼失稳的费用达8~10亿美元，消耗的时间约占钻井总时间的5一6%。国内各油田由于井壁失稳造成的损失在钻井事故损失中所占比例依然很大。因此，钻井过程中井壁稳定与否，关系到能否实现安全、快速的钻进，同时.又能够尽可能的减少对储集层段的污染，减少钻井费用。所以对井壁稳定性的研究越来越受到重视，已经成为当今乃至将来

2、研究重点[1]。因此，研究井壁周围的围岩环境以及地应力显得尤为重要，通过相关资料的研究和计算可以得出井壁岩石地层处的破裂压力及坍塌压力，从而建立相应的井壁稳定模型，可以有效的控制钻井过程中的井壁失稳，以便采取相应的措施，达到减少井下事故的发生，缩短钻井周期的目的，是实现优质、安全、高效和低成本钻井的关键。1.2国内外研究现状及发展趋势由于钻井过程中的井壁失稳是一个世界性难题，因此受到各国科研人员的高度重视。但是，由于受石油钻井工程发展历史的影响，长期以来，研究的重点多集中于化学防塌方面。在这方面，泥浆工作者进行了大量行之有效的工作，从化学的角度出发研制抑制泥页岩水化、膨

3、胀和实现离子活度平衡的新型泥浆处理剂和配方，使井壁失稳现象大为减少，井壁稳定技术取得很大进展，但是，仍然解决不了水化程度弱、强度低的泥页岩、砂泥岩地层，强地应力条件的山前构造、弱面地层和井斜及井斜引起的井壁失稳问题，可见，解决井壁失稳仅通过使用优质泥浆是不够的，有必要从岩石力学的角度出发，进行井壁稳定力学研究。19自本一世纪40年代以来，国外众多的研究者就己为解决与井壁稳定有关的岩石力学问题做出了大量的努力。这些研究最初是将力学和化学两方面的问题分开进行的，并着重于纯理论上的定性分析。随后，一些研究人员又从现场应用的角度提出了利用测井资料来研究井壁稳定的方法，比如斯伦贝

4、谢测井公司从70年代起开始利用测井资料解释地层的力学问题，先后提供了岩石力学性质测井(MECHPRO)，力学稳定性测井(MSL)和井眼力学问题系统(IMPACT)等技术。80年代以来，特别是近年来随着水平井和大位移井的发展，这方面的研究更为受到重视，己达到定量化阶段，并开始在现场试用。国内学者将岩石力学理论用于钻井井壁稳定方面的研究起步相对较晚。80年代初期，岩石力学的研究主要是用于描述地层蠕变对套管产生的破坏作用，到90年代，在井壁稳定方面的研究有了很大的发展，黄荣蹲等人还对大斜度井和水平井井壁力学稳定性问题作了深入的研究，其井壁稳定性模型在Aadnoy模型的基础上又

5、附加了井壁渗透性因素和考虑了两个水平地应力不相等的情况，并指出井壁渗透性对坍塌压力的计算影响大不，但对计算破裂压力有较大的影响。随后，石油大学岩石力学研究组又集中力量开展了对泥页岩井壁坍塌的力学、化学藕合方面的研究。此外，国内学者还应用损伤力学理论，从岩体节理的变形能出发，建立了硬脆性泥页岩(含节理裂隙)的本构方程，又以实验数据为基础，用固体力学方法建立了膨胀性泥页岩水化的本构方程，根据损伤和水化膨胀的特性，建立了有限元计算模型和相应的计算程序，结合莫尔库伦准则，给出了确定井壁稳定所需钻井液密度值的新方法。总之，井壁稳定问题的理论研究已发展到了一定的水平，而且正不断加大

6、钻前井壁稳定的预测力度。目前国内外对井壁稳定的实时预测研究主要从两个方面来展开:第一是借助先进的随钻测量工具(UWD、MWD等)来获得井壁的实时信息，进而利用原有的相对成熟的岩石力学参数与测井数据相关公式，来分析井壁的力学稳定性:第二是利用对岩屑的测量获得拟声波测井结果和岩石强度参数，来分析井壁的力学稳定性。而实时地对当前钻头处地层的井壁稳定性进行评价，及对钻头底下地层的井壁稳定性进行预测，是当前钻井急需解决的理论和工程难题。19总的来讲，井壁稳定力学研究应从3个方面入手:岩石力学参数、原地应力场和井壁稳定力学模型研究。岩石力学参数是基础，地应力是井壁失稳的根本诱因，合

7、理的井壁稳定力学模型是解决井壁稳定问题的有效途径。结合3个方面的研究，掌握地应力状态和地层力学参数，采用合理的力学模型，得出能控制井壁失稳的泥浆密度范围，再配合使用优质泥浆，才能使得井壁失稳问题得到最大限度的降低。1.3本题的研究方法因此为了确定合理的钻井液密度，可以利用测井数据建立压力剖面从而预测地层安全密度窗口。防止漏、喷、塌、卡等事故的发生。该次岩石力学大作业利用XXXX井测井数据以及钻井泥浆性能解释岩石力学参数，建立地应力及压力剖面，进而分析事故发生的可能性。19第2章利用测井资料解释相关岩石性质2.1岩性分析根据自然伽玛测井数据