TM耦合下科钻深井结晶岩井壁失稳力学响应规律

作者：王李昌; 朱自强; 雷家蔚; 张绍和; 隆威^*; 舒彪

来源：中南大学学报(自然科学版), 2021, 52(02): 465-477.

• 结晶岩
• 热力耦合
• 坍塌压力
• 破裂压力
• 安全密度窗口

依据热力(thermo-mechano,TM)耦合影响下坍塌和破裂压力计算模型,探讨8 000 m科钻深井处结晶岩井壁失稳规律。在温度为260℃、应力为200 MPa时,采用Mohr-Coulomb破坏准则和最大拉应力理论,通过力学推导和MATLAB编程运算求解坍塌、破裂压力演化模型;揭示TM耦合下井壁失稳的力学响应规律,得出钻井液安全密度窗口,以便为井眼轨迹设计和钻井液优选提供指导。研究结果表明:当井眼轨迹沿最大或最小水平地应力方向钻井时,井壁在最小水平地应力方向最易坍塌,在最大水平地应力方向最易破裂;坍塌、破裂压力在一定深度的井壁上呈周期性规律分布,最易破坏点随着井斜角、方位角的变化而变化;热效应对井壁破裂压力的影响明显,钻井液循环改变了安全密度窗口大小;钻井液安全密度窗口可为井眼轨迹设计和钻井液优选提供指导。

• 单位
  中铁二院工程集团有限责任公司; 物理学院; 中南大学