地层孔隙压力变化对井壁稳定性的影响研究

受长期注采工程作业的影响,地层孔隙压力将发生大幅度波动,从而导致地层的岩石强度、地应力相对开采初期已发生较大变化,且横向分布更为复杂,进而诱发、加剧井壁失稳,井下复杂状况频发。理论与实验相结合研究了孔隙压力变化对砂岩地层岩石强度及地层坍塌压力的影响,结果表明:(1)岩石强度与地层孔隙压力呈负相关,随地层孔隙压力增大,地层岩石强度、弹性模量呈线性递减;(2)地层孔隙压力变化将影响调整井的井壁稳定状态,压裂、注水、注聚等工程作业导致井周地层孔隙压力增大,将加剧井眼失稳;而在一定限度内,油气的压力衰减式开采将降低地层坍塌压力,利于井眼保持稳定。     

高温井地层破裂压力计算技术

地层破裂压力的准确预测是安全快速钻井的首要前提，国内外对此进行了大量深入细致的研究，提出了多种预测地层破裂压力的方法，但没有考虑高温井温度变化对破裂压力的影响。通过研究钻井液循环与地层产生热交换而引起的地层温度变化及由此产生的热应力，建立耦合温度的地层破裂压力计算新模式，定量分析了温度变化对破裂压力的影响规律，并用实例进行了对比分析，分析结果表明：新的破裂压力预测模式可大大提高破裂压力的预测精度。     

页岩气储层井壁坍塌压力研究

页岩气储层各向异性强,易发生井壁失稳。利用四川盆地所取页岩气储层岩芯测试钻井液对页岩基体及层理面强度的影响规律,结合单一弱面准则,建立页岩气井井壁稳定预测模型,分析层理面倾角、钻井方位、钻井时间及钻井液类型等因素对页岩储层水平井坍塌压力的影响规律。研究结果表明：层理面倾角小于45°时,井壁岩石发生层理面破坏,倾角大于45°时,在某些井眼方位井壁会发生本体破坏;沿最小水平地应力方位附近钻进水平井最容易发生井壁坍塌;随钻井时间的增加,坍塌压力逐渐升高,井壁破坏形式可能会由初始的页岩基体破坏变为层理面破坏;使用油基钻井液比使用水基钻井液更容易保持井壁的长期稳定。研究结果可以为页岩气井钻井设计提供参考依据。     

各向异性地层应力的推算及深孔地层破裂压力的预测

推导了水平棋观各向同性地层岩石地应力的计算公式,由此得出了地层破裂压力的计算公式。给出了运用石油垂直地震剖面资料确定模型中的各弹性参数的方法,并介绍了运用该方法检测的实例。     

水力压裂时岩石破裂压力数值计算

 以多孔介质流体渗流与岩石应力–应变耦合理论为基础,推导水力压裂时岩石破裂压力数值计算方程,提出一种全新的岩石破裂压力计算方法。该方法考虑岩石变形与流体渗流的全耦合作用,采用有限元法数值计算技术,能模拟计算流体向地层渗滤情况下井眼周围地层有效应力的时空分布,因此,该方法不但能求得岩石的破裂压力,还能同时求得岩石的破裂时间。建立的破裂压力数值计算理论克服传统破裂压力解析计算方法的许多不足,如无法精确计算井眼周围孔隙压力的升高导致应力集中加剧对破裂压力的影响,无法计算地层破裂的确切时间等问题。该计算理论的建立,实现岩石破裂压力数值计算的突破和计算精度的提高,为水力压裂时岩石破裂压力的计算找到了新的理论和方法。     

断裂页岩地层中井筒坍塌压力的计算方法研究

为减少钻井风险和造价,建立了碎屑岩中塌孔压力的计算方法。根据某工程,通过本方法计算出的井筒坍塌应力与实测值进行了对比,结果发现计算值与实测值吻合良好。     

燃爆强加载条件下油井破裂压力试验研究

 针对燃爆压裂设计中难以定量确定强动载条件下破裂压力的问题,利用“岩石动态损伤模拟试验装置”对3种抗拉强度岩心进行5种加载速率下的19组岩石冲击开裂试验;经试验验证该装置可模拟定压供给边界条件下中心一裸眼井的油藏条件,并直接对小型岩心试样中模拟井孔进行水压冲击破岩试验,且可形成153.17 MPa/ms以内的加载速率,完全可以模拟燃爆压裂的实际情况。经过对试验数据回归分析,发现动/静破裂压力差值与加载速率呈现很好的对数关系,经验证该回归模型计算误差为0.95%,具有较高精度;该研究成果可为燃爆压裂设计中的最低峰值压力确定提供指导,对提高该增产措施的普适性和成功率具有一定指导意义。     

不同岩石剪切破坏判据对井壁坍塌压力的影响分析EI北大核心CSCD

为了优选井壁坍塌压力预测的岩石强度准则,在综合评价M-C,MG-C和E.MG-C准则特点的基础上,结合孔弹性地层井周地应力,对保持井壁稳定的临界井底压力随方位角、井斜角的变化规律进行研究。结果表明:忽略中间主应力的M-C准则预测结果过于保守,线性MG-C准则得到了坍塌压力的最低值,考虑岩石高应力区非线性破坏特征的E.MG-C准则预测结果居中,但在高井斜角情况下,E.MG-C准则预测结果会小于MG-C的预测结果,反映出岩石非线性破坏特征对井壁坍塌压力的影响。不同地应力状态下,最佳井眼轨迹均位于最大和最小地应力平面内,且平行或偏向于最大地应力方向,原地应力分布状况和井眼的实际空间状态也在很大程度上决定了井眼的稳定性。该研究成果有利于为钻井工程设计、井眼轨迹优化提供更加精确和全面的建议。     

射孔对地层破裂压力的影响研究

射孔孔眼是沟通井筒和地层的通道，压裂施工中射孔参数的选择影响到施工效果，使用三维有限元模型结合岩石的抗拉破坏准则，系统研究了垂直井中射孔对于地层破裂压力的影响。考虑的射孔参数包括射孔密度、射孔方位角、射孔孔眼直径和射孔孔眼长度。通过计算分析得到了一些新的认识。主要结论包括射孔密度和射孔方位角是影响地层破裂压力的主要因素。射孔孔眼长度和射孔孔眼直径的影响不大。结论对于实际的射孔参数优化设计和压裂施工具有参考意义。     

压力比例混合器的原理和理论计算

主要介绍压力比例混合器的基本原理 ,详细阐述以节流元件分为三种压力比例混合器的优缺点 ,并重点推荐以喷嘴为节流体的压力比例混合器。同时对其进行精细的计算 ,以达到混合比的正确度。最后介绍压力比例混合器的优缺点及注意事项     

泥页岩井壁应力的力学-化学耦合计算模式及数值求解方法

泥页岩井壁稳定问题在世界许多油田都存在,至今一直没有能够得到很好地解决.为此,在假定泥页岩为线弹性体的条件下,建立了均匀地应力作用下泥页岩水化后井眼周围应力分布的计算模型.对该模型利用差分方法进行了求解,并编制了Windows应用程序,该程序可计算出泥页岩水化后井眼周围岩石的含水量分布、井眼周围的应力分布及保持井壁稳定所需的坍塌压力.该研究方法及所得结论,对于解决泥页岩地层的井壁失稳问题具有较大的指导意义.     

黄土湿陷过程中的压力与湿陷速率关系的数学模型及分析

通过对黄土湿陷过程的分析，根据能量守恒定律，建立了黄土的湿陷过程中压力与湿陷速率关系的数学模型。通过试验，确定了模型中的相关参数，得到了湿陷速率随压力变化曲线。根据对模型及试验曲线的分析，指出在黄土湿陷过程中湿陷速率随着压力的增大而增大，但增长速率却逐渐减小；湿陷起始压力随着湿陷量的增大而增大；湿陷速率的变化具有突变性。     

正交各向异性地层井壁围岩应力新模型

 常规石油工程岩石力学分析中,通常把地层正交各向异性简化为横观各向同性,然而该简化在某些地层条件下并不适用。对实钻岩芯进行的力学性质测试结果表明,在垂直于井眼轴线平面内,不同方向岩石力学性质的差异是客观存在的。在各向异性材料力学的基础上,利用叠加原理,分别考虑钻井液柱压力、水平最大地应力以及水平最小地应力单独作用 种情况,建立正交各向异性地层井壁围岩应力分析新模型。实例计算结果表明,无论水平地应力是否均匀,只要地层力学性质是各向异性的,那么井壁岩石处的周向应力必然呈现非均匀分布特征。而且,地层各向异性条件下的井壁围岩应力极值均比各向同性条件下要大。因此,地层力学性质的各向异性使井壁岩石的受力状态明显恶化。这一特征应该在今后的相关工程问题力学分析中予以重视。     

岩体断裂的破坏机理与计算模拟

受压岩体中的裂纹问题,可以归结为压剪裂拉剪纹两种类型,具体讨论了受压岩体中的斜裂纹问题和翼形裂纹问题,对两种不同理解纹类型的扩展机理进行了分析,给出了应力强度因子的计算方法,最的一以受单向压缩的裂纹扩展为例,说明了具体了计算模拟过程。     

地层温度对注水井井壁开裂的影响

研究了注水井将大量温度较低的地面水注入高温油藏使地层的地温度场发生变化。据此,分析了这些变化导致的热应力引起的附近应力对注水井井壁开裂条件的影响,并建立了常注水量条件下注水井的井壁开裂准则。研究结果表明:热诱导应力必须加以考虑;在给定的一组数据下,由于热效应开裂应力可减少16%。     

被动桩土压力计算的被动拱-主动楔模型

针对在桥梁码头、工业厂房等工程中经常遇到的被动桩问题,从土体的运动和应力的传递方式入手,采用将被动桩分为被动侧成拱和主动侧形成应变楔分别计算土压力,实现从简单的一维弹性地基梁模型到复杂的三维桩土相互作用的拓展。考虑实际土体的成层性,被动侧土压力的计算考虑土体的成拱效应,传递到桩身上的应力以动态的应变楔向主动侧土体传递,建立桩土相互作用的整体平衡方程,并采用有限差分方法迭代求解。最后采用一工程实例对该模型进行验证。     

框架破坏瞬时的变位和变位对破坏荷载影响的计算

采用杆件转角 -位移方程 ,对竖柱考虑了轴力对刚度修正。推导了门式钢框架破坏瞬时变位的简易计算方法。此外 ,还推导了变位对破坏荷载影响的计算方法 ,利用该方法可计算破坏瞬时变位对破坏荷载的影响。     

裂缝承压能力模型及其在裂缝地层堵漏中的应用

 由于井漏问题的复杂性,它一直是困扰国内外石油勘探、开发的重大工程技术难题。通过将现场测井得到的裂缝进行简化,并按照力学的基本原理对影响裂缝应力强度因子的因素进行分解,建立复合地层裂缝承压能力模型并结合裂缝宽度模型,得到裂缝承压能力同堵漏材料封堵位置、封堵颗粒直径之间的关系。通过建立的裂缝承压模型进行计算发现,封堵位置对于裂缝承压能力具有很大的影响,封堵位置离缝尖距离越大,裂缝承压能力越强;当封堵位置不变时,裂缝承压能力随井筒内流体压力的增加而线性减小,而封堵位置越靠近缝尖,裂缝承压能力减小的幅度越大。通过建立缝宽模型并结合以上分析,筛选出不同颗粒堵漏材料并进行室内复配试验,建立适合于塔里木油田吉迪克组地层的堵漏配方。通过现场试验验证,该复合地层裂缝承压能力模型在现场堵漏工作中具有很好的指导意义。