不同地應(yīng)力狀態(tài)下坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化規(guī)律

雷正義

摘 要：文章討論了在不同應(yīng)力狀態(tài)下，地層坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律，以便對井網(wǎng)分布的確定、防斜打直、鉆井井眼軌跡設(shè)計以及為減少或避免鉆井復(fù)雜問題時的井位選擇和鉆井方向提供鋪墊作用。

關(guān)鍵詞：坍塌壓力 地應(yīng)力 作用

中圖分類號：TE21 文獻標志碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0092-02

對于鉆井來說，地層坍塌壓力是一個很重要的數(shù)據(jù)，直接影響井壁的穩(wěn)定性。根據(jù)坍塌壓力計算模型發(fā)現(xiàn)，在不同應(yīng)力下，地層坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化具有一定規(guī)律性，這為井網(wǎng)分布的確定、鉆井井眼軌跡設(shè)計等提供了理論基礎(chǔ)。

1 計算模型

1.1 定向井的井周應(yīng)力分析

深部地層受三向主地應(yīng)力作用，上覆巖層應(yīng)力，最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。選取坐標系（1，2，3）分別與主地應(yīng)力，，方向一致（圖1）。為方便起見，建立直角坐標系（x，y，z）和柱坐標系（r，θ，z），其中oz軸對應(yīng)于井軸，ox和oy位于與井軸垂直的平面之中。根據(jù)線—彈性本構(gòu)模型及有效應(yīng)力理論，可以推導(dǎo)出井壁處3個主應(yīng)力可表示為：

2.2 坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律

將上述設(shè)定的計算條件代入（5）式，即可得到坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律，見圖2～圖5。

從圖2～圖5可以看出，當時，在不同的方位角下，坍塌壓力都是隨井斜角的增大而減小，說明在這樣的地應(yīng)力狀態(tài)下，適合于打斜井及水平井。

當時，坍塌壓力基本上是隨井斜角的增大而增大。因此，在這種地應(yīng)力狀態(tài)下，直井比斜井更穩(wěn)定，特別是在打水平井時，應(yīng)該注重防止井壁坍塌。

當時，四條曲線重合在一起，說明坍塌壓力不隨方位角的變化而變化，僅隨井斜角的增大坍塌壓力也增大，因此不宜打大斜度井。

當時，井斜角增大時，坍塌壓力可能增大也可能減小，坍塌壓力隨方位角的增大而增大。因此，在這種情況下，打斜井時選擇合適的方位非常重要。

3 結(jié)論與建議

（1）當時，斜井、水平井較直井穩(wěn)定，井眼軌跡沿最大地應(yīng)力方向更安全。

（2）當時，直井較斜井、水平井穩(wěn)定，斜井、水平井井眼軌跡沿最小地應(yīng)力方向更安全。

（3）當時，直井較斜井、水平井穩(wěn)定，井眼穩(wěn)定性不隨方位變化而變化。

（4）當時，井斜角一定時，不同方位對井壁穩(wěn)定影響較大。

參考文獻

[1] 鄧金根，張洪生，鉆井工程中井壁失穩(wěn)的力學(xué)機理[M].石油工業(yè)出版社，1998.

[2] 李志明，張金珠.地應(yīng)力與油氣勘探開發(fā)[M].石油工業(yè)出版社，1997.endprint

摘 要：文章討論了在不同應(yīng)力狀態(tài)下，地層坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律，以便對井網(wǎng)分布的確定、防斜打直、鉆井井眼軌跡設(shè)計以及為減少或避免鉆井復(fù)雜問題時的井位選擇和鉆井方向提供鋪墊作用。

關(guān)鍵詞：坍塌壓力 地應(yīng)力 作用

中圖分類號：TE21 文獻標志碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0092-02

對于鉆井來說，地層坍塌壓力是一個很重要的數(shù)據(jù)，直接影響井壁的穩(wěn)定性。根據(jù)坍塌壓力計算模型發(fā)現(xiàn)，在不同應(yīng)力下，地層坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化具有一定規(guī)律性，這為井網(wǎng)分布的確定、鉆井井眼軌跡設(shè)計等提供了理論基礎(chǔ)。

1 計算模型

1.1 定向井的井周應(yīng)力分析

深部地層受三向主地應(yīng)力作用，上覆巖層應(yīng)力，最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。選取坐標系（1，2，3）分別與主地應(yīng)力，，方向一致（圖1）。為方便起見，建立直角坐標系（x，y，z）和柱坐標系（r，θ，z），其中oz軸對應(yīng)于井軸，ox和oy位于與井軸垂直的平面之中。根據(jù)線—彈性本構(gòu)模型及有效應(yīng)力理論，可以推導(dǎo)出井壁處3個主應(yīng)力可表示為：

2.2 坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律

將上述設(shè)定的計算條件代入（5）式，即可得到坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律，見圖2～圖5。

從圖2～圖5可以看出，當時，在不同的方位角下，坍塌壓力都是隨井斜角的增大而減小，說明在這樣的地應(yīng)力狀態(tài)下，適合于打斜井及水平井。

當時，坍塌壓力基本上是隨井斜角的增大而增大。因此，在這種地應(yīng)力狀態(tài)下，直井比斜井更穩(wěn)定，特別是在打水平井時，應(yīng)該注重防止井壁坍塌。

當時，四條曲線重合在一起，說明坍塌壓力不隨方位角的變化而變化，僅隨井斜角的增大坍塌壓力也增大，因此不宜打大斜度井。

當時，井斜角增大時，坍塌壓力可能增大也可能減小，坍塌壓力隨方位角的增大而增大。因此，在這種情況下，打斜井時選擇合適的方位非常重要。

3 結(jié)論與建議

（1）當時，斜井、水平井較直井穩(wěn)定，井眼軌跡沿最大地應(yīng)力方向更安全。

（2）當時，直井較斜井、水平井穩(wěn)定，斜井、水平井井眼軌跡沿最小地應(yīng)力方向更安全。

（3）當時，直井較斜井、水平井穩(wěn)定，井眼穩(wěn)定性不隨方位變化而變化。

（4）當時，井斜角一定時，不同方位對井壁穩(wěn)定影響較大。

參考文獻

[1] 鄧金根，張洪生，鉆井工程中井壁失穩(wěn)的力學(xué)機理[M].石油工業(yè)出版社，1998.

[2] 李志明，張金珠.地應(yīng)力與油氣勘探開發(fā)[M].石油工業(yè)出版社，1997.endprint

摘 要：文章討論了在不同應(yīng)力狀態(tài)下，地層坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律，以便對井網(wǎng)分布的確定、防斜打直、鉆井井眼軌跡設(shè)計以及為減少或避免鉆井復(fù)雜問題時的井位選擇和鉆井方向提供鋪墊作用。

關(guān)鍵詞：坍塌壓力 地應(yīng)力 作用

中圖分類號：TE21 文獻標志碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0092-02

對于鉆井來說，地層坍塌壓力是一個很重要的數(shù)據(jù)，直接影響井壁的穩(wěn)定性。根據(jù)坍塌壓力計算模型發(fā)現(xiàn)，在不同應(yīng)力下，地層坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化具有一定規(guī)律性，這為井網(wǎng)分布的確定、鉆井井眼軌跡設(shè)計等提供了理論基礎(chǔ)。

1 計算模型

1.1 定向井的井周應(yīng)力分析

深部地層受三向主地應(yīng)力作用，上覆巖層應(yīng)力，最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。選取坐標系（1，2，3）分別與主地應(yīng)力，，方向一致（圖1）。為方便起見，建立直角坐標系（x，y，z）和柱坐標系（r，θ，z），其中oz軸對應(yīng)于井軸，ox和oy位于與井軸垂直的平面之中。根據(jù)線—彈性本構(gòu)模型及有效應(yīng)力理論，可以推導(dǎo)出井壁處3個主應(yīng)力可表示為：

2.2 坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律

將上述設(shè)定的計算條件代入（5）式，即可得到坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律，見圖2～圖5。

從圖2～圖5可以看出，當時，在不同的方位角下，坍塌壓力都是隨井斜角的增大而減小，說明在這樣的地應(yīng)力狀態(tài)下，適合于打斜井及水平井。

當時，坍塌壓力基本上是隨井斜角的增大而增大。因此，在這種地應(yīng)力狀態(tài)下，直井比斜井更穩(wěn)定，特別是在打水平井時，應(yīng)該注重防止井壁坍塌。

當時，四條曲線重合在一起，說明坍塌壓力不隨方位角的變化而變化，僅隨井斜角的增大坍塌壓力也增大，因此不宜打大斜度井。

當時，井斜角增大時，坍塌壓力可能增大也可能減小，坍塌壓力隨方位角的增大而增大。因此，在這種情況下，打斜井時選擇合適的方位非常重要。

3 結(jié)論與建議

（1）當時，斜井、水平井較直井穩(wěn)定，井眼軌跡沿最大地應(yīng)力方向更安全。

（2）當時，直井較斜井、水平井穩(wěn)定，斜井、水平井井眼軌跡沿最小地應(yīng)力方向更安全。

（3）當時，直井較斜井、水平井穩(wěn)定，井眼穩(wěn)定性不隨方位變化而變化。

（4）當時，井斜角一定時，不同方位對井壁穩(wěn)定影響較大。

參考文獻

[1] 鄧金根，張洪生，鉆井工程中井壁失穩(wěn)的力學(xué)機理[M].石油工業(yè)出版社，1998.

[2] 李志明，張金珠.地應(yīng)力與油氣勘探開發(fā)[M].石油工業(yè)出版社，1997.endprint