基于多孔弹性力学理论的深井井底应力场分析

作者：呼怀刚; 管志川^*; 许玉强; 韩超; 刘永旺; 梁德阳; 路保平

来源：中国石油大学学报(自然科学版), 2020, 44(05): 52-61.

• 钻井
• 多孔弹性
• 时间效应
• 井底应力场
• 强度破坏
• 三维莫尔库伦准则

基于Biot多孔弹性力学理论,分析复杂应力条件下井底岩石的受力情况,建立考虑时间效应的渗流场与应力场全耦合模型,通过数值求解得到井底应力、孔隙压力随时间的动态变化规律,计算结果与Warren模型进行对比验证;结合三维莫尔库伦准则建立井底岩石强度破坏的预测模型,使用自定义损伤函数分析井底应力状况对岩石强度破坏的影响规律。通过计算损伤函数分析不同工况、不同时刻井底岩石的强度破坏情况。研究表明:求解所建立的流固耦合模型可以实时评估井底岩石的动态响应情况,通常在钻开井眼的瞬间三向应力达到最大值(压应力),而在数十秒后三向应力会达到最小值(部分拉应力),数小时后井底岩石应力状况趋于稳定;过平衡钻井工况下,只在井眼打开瞬间近井底面而非井底面处存在强度破坏风险;欠平衡钻井,当压差大于1.75 MPa时,井底岩石在全时段出现强度破坏的趋势,且随压差增大强度破坏区域扩大。

• 单位
  中国石油大学（华东）