地应力与井壁稳性关系研究

井壁稳定性问题是一个多学科知识结合的复杂问题,它与力学及化学等知识相关。本文从力学角度出发,建立井壁力学模型,分析井壁围岩受力情况,并采用有限元模拟来验证。 原位地应力的测量采用目前通用的水压致裂法,可测得井壁处围岩所受的最大、最小水平主应力,根据上覆岩层的自重计算出其所受的垂向应力。对钻孔进行全孔取心,选取试样进行室内的单轴和三轴试验,可以得到岩石的各项力学参数。把测得的地应力参数和岩石力学参数作为井壁围岩应力状态分析的基础工作。 选取井筒周围一定岩石区域作为围岩应力分析的对象,建立直井井筒无套管状态下井壁处围岩受力的力学模型。利用弹性力学知识分析井壁围岩应力状态,计算井壁围岩的破裂压力和坍塌压力。采用强度准则判断井壁围岩是否发生破坏,并判定发生什么类型的破坏。 处在井壁处的岩石绝大多数都具有一定的弹塑性,而不是受力不均就立刻脆性破坏。运用有限元软件ANSYS对井壁处岩石进行分析,可以得出井孔周围岩石的应力分布、应变分布以及位移量。再根据强度理论来判断井壁是否失稳,并且发生了什么形式的破坏。 通过计算出的地应力值可以反演预测模型中的地层应力相关性系数。对井壁稳定性研究有着及其重要的意义。