致密地层井壁失稳的孔隙弹性动力学机理研究

滕学清; 陈勉; 金衍; 卢运虎; 夏阳

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石油科学通报 ›› 2017, Vol. 2 ›› Issue (4) : 478-489.

石油工程

致密地层井壁失稳的孔隙弹性动力学机理研究

滕学清，陈勉，金衍，卢运虎，夏阳

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Poroelastic dynamics mechanisms of wellbore instability in tight formations

TENG Xueqing,CHEN Mian,JIN Yan,LU Yunhu,XIA Yang

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摘要

传统井壁失稳力学机制研究主要采用弹塑性静力学和孔隙弹性模型,忽略了井眼钻开瞬间引起的孔隙弹性动力学效应,无法解释超低渗透地层井壁围岩破坏的本质.本文基于Biot多孔介质弹性动力学理论,建立了多孔弹性地层各向异性应力场中井壁瞬时失稳力学模型,借助傅里叶变换将二维非均匀地应力场控制方程组分解为两个一维问题,分析了数值求解的收敛条件,模拟了井壁瞬时破坏动态演化过程及多孔弹性无因次参数对瞬时破坏的影响.研究表明,新模型计算出的井周孔隙压力场、有效应力场及切向与径向的有效应力差比经典孔隙弹性力学解大,在最小地应力方位井壁围岩易发生剪切破坏且破坏区域随时间增大,岩石孔隙流体饱和度对井壁瞬时失稳影响最大,饱和流体越多,井壁围岩失稳风险越高.本文所建立的孔隙弹性动力学模型为井壁失稳机理分析、井筒液柱压力设计提供了科学基础,并对超低渗透致密储层井壁失稳控制具有重要的工程意义.

关键词

多孔弹性 / 动力学 / 井壁失稳 / 致密地层

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滕学清;陈勉;金衍;卢运虎;夏阳. 致密地层井壁失稳的孔隙弹性动力学机理研究[J]. 石油科学通报. 2017, 2(4): 478-489

TENG Xueqing;CHEN Mian;JIN Yan;LU Yunhu;XIA Yang. Poroelastic dynamics mechanisms of wellbore instability in tight formations[J]. Petroleum Science Bulletin. 2017, 2(4): 478-489