徑向孔眼對井壁穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬

李小龍，李建雄，肖雯，郭天魁，張偉，田雨

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院，山東 東營 257000）

徑向孔眼對井壁穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬

李小龍1，李建雄1，肖雯2，郭天魁1，張偉1，田雨1

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院，山東 東營 257000）

鉆井、水力徑向射流等作業(yè)施工會打破巖石的初始平衡狀態(tài)，影響井壁、孔眼壁的穩(wěn)定性。常規(guī)數(shù)學(xué)模型多為二維模型，且假設(shè)條件過多，無法真實反映地層的應(yīng)力分布。借助ABAQUS有限元軟件，考慮地應(yīng)力、孔隙壓力等諸多參數(shù)，可以真實有效地模擬觀察地應(yīng)力在井壁、井周的分布，克服常規(guī)數(shù)學(xué)模型的不足，對現(xiàn)場施工具有重要的指導(dǎo)意義。通過在ABAQUS中引入最大剪切應(yīng)力（Tresca）準(zhǔn)則、形變比能（Mises）準(zhǔn)則及最大主應(yīng)力（Max Principle）準(zhǔn)則，分別評價研究對象的塑性及脆性破壞，分析應(yīng)力在套管、水泥環(huán)及井壁的分布。結(jié)果表明：水泥環(huán)內(nèi)外界面存在應(yīng)力差，內(nèi)界面為最危險界面；Mises和Tresca應(yīng)力均于水平最小主應(yīng)力方向達(dá)到極大值，因此水平最小主應(yīng)力方向最易發(fā)生塑性破壞；Max Principle應(yīng)力均于水平最大主應(yīng)力方向達(dá)到極大值，因此水平最大主應(yīng)力方向最易達(dá)到拉伸極限進(jìn)而發(fā)生拉伸破壞；Mises和Tresca應(yīng)力均隨孔徑、方位角、水平地應(yīng)力差的增大而增大，Max Principle應(yīng)力隨孔徑、方位角的增大而減小，隨水平應(yīng)力差的增大而增大。最后，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法分析了各影響因素對井壁穩(wěn)定性的影響權(quán)重。……