温压耦合影响下科学钻探深井结晶岩层井壁稳定性分析

作者：雷家蔚; 王李昌^*; 隆威; 黄大桂

来源：地质与勘探, 2020, 56(05): 1080-1086.

• 结晶岩
• 温压耦合
• 井壁稳定
• 数值模拟
• 深井
• 科学钻探

科学钻探深井结晶岩处在高地应力、高地层压力和高地温的"三高"环境中,其自身结构特征和物化特性会发生根本性变化,因温度变化引起的应力变化极易导致井壁失稳。本文依据温压耦合影响下坍塌压力和破裂压力计算模式,确定不同井壁温度下的安全钻井液密度窗口,通过FLAC3D开展温压耦合影响下井壁稳定数值模拟,分析在不同钻井液密度下井眼打开后不同时间的井壁周边温度和井壁稳定变化情况。结果表明:地层弹性参数对地层破裂压力的影响较大,对于花岗岩此类弹性模量较大的结晶岩,温度变化对破裂压力影响更大;井壁处附加应力受温度变化的影响程度:附加周向应力>附加径向应力>附加垂向应力;在最小主应力方向的井壁周边地层等效应力与钻井液密度呈正比关系,在最大主应力方向呈反比关系。

• 单位
  物理学院; 中铁二院工程集团有限责任公司; 中南大学