中间主应力对垂直井井壁坍塌压力的影响.pdf

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1、2012年第39卷第4期探矿工程(岩土钻掘工程)中问主应力对垂直井井壁坍塌压力的影响梁涛，杨甘生，雷静(中国地质大学(北京)科学钻探国家专业实验室，北京100083)摘要：运用线弹性本构模型来分析垂直井井壁应力分布，并分别用Mohr．Coulomb准则、Drucker．Prager准则和Mo—gi—Coulomb准则3个强度准则来计算平谷地应力测量与监测钻孔维持井壁稳定所需的最小钻井液液柱压力。通过对比分析得出考虑中间主应力的作用，会使岩石强度得到加强，使得维持井壁稳定所需的最小液柱压力降低；3个准则得出的最小液柱压力在与深度

2、的对应图中表现出一致的变化趋势，说明3个准则有各自的适用性；比较而言Mohr—Coulomb准则偏于保守，Drucker-Prager准则偏于危险，而Mogi—Coulomb准则要优于前两个准则。关键词：中间主应力；强度准则；最小液柱压力中图分类号：P634．8文献标识码：A文章编号：1672—7428(2012)04—0011—05EfectofIntermediatePrincipalStressontheWallCollapsingPressureofVerticalWellbore／LIANGTao，YANGCan—s

3、heng，Jing(StateProfessionalLabofScientificDrilling，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China)Abstract：Linearelasticconstitutivemodelwasusedtoanalyzethestressdistributionintheverticalwellbore；Mohr—Cou-lombcriterion，Drucker—PragercriterionandMogi—Coulombstrengt

4、hcriterionwererespectivelyappliedtocalculmethemin-imumfluidcolumnpressurerequiredtomaintainst~lewellboreforthecmstalstressmeasurementandmonitoringboreholeinPinggu．Bythecontractiveanalysis，becauseoftheintermediateprincipalstress，theminimumfluidcolumnpressurere-quired

5、tomaintainwellborestablecouldbereduced．Theminimumfluidcolumnpressurederivedfromthreecriteriashowtheconsistentvariationtrendwiththedepthincorrespondingdiagraph，whichindicatesthatthreecriteriahavetheirownapplicability：Molar—Coulombcriterionisconservative，Drucker—Prage

6、rcriteriaissomewhmdangerousandMogi—Coulombcriterionissuperiortothefirsttwo．Keywords：intermediateprincipalstress；strengthcriterion；theminimumfluidcolumnpressure0前言建立。但很多三维强度准则由于参数较多且很多参井壁坍塌是钻井过程中遇到的最主要的井壁稳数不易得到，应用起来比较困难。Drucker—Prager准定问题之一。井壁坍塌是在井眼钻开后，由于原地则是比较常用的三维强

7、度准则，它只包含2个参数，应力的作用，导致井壁处发生应力集中，井围岩所承且这2个参数只与岩石的内摩擦角和粘聚力有关。受的应力超过了自身强度而发生失稳⋯。最主要但有文献指出，Drucker—Prager强度准则过高的估计的解决方法是确定合理的钻井液密度，来改善井壁了中间主应力对岩石强度的影响，从而导致稳定性围岩的应力集中现象，保持井壁稳定。确定合理的预测结果偏于危险J。Mogi—Coulomb准则是在钻井液密度，需要一个本构模型来确定井壁围岩的2005年由Al—Ajmi和Zimmerman提出的一个考虑中应力分布，以及一个强度准

8、则来确定围岩的极限强主应力的三维强度准则Do]。Mogi—Coulomb准则只度。本文采用线弹性各向同性的本构模型来确定井包含2个参数，直接与内摩擦角及粘聚力相关。围岩的应力分布，通过选用不同的强度准则来分析中间主应力对维持井壁稳定的最小钻井液液柱压力1垂直井井壁围岩应力分析