泥页岩井壁稳定流固化耦合模型

考虑泥页岩-钻井液体系电化势渗透产生的流体流动和离子运移、泥页岩-钻井液体系中流体流动和溶质扩散过程的非线性、流体流动和离子运移对固体变形的影响,建立泥页岩井壁稳定流-固-化耦合模型。应用建立的模型计算实例井井眼周围地层随时间变化的孔隙压力、应力以及破坏指数。结果表明,若不考虑泥页岩膜离子选择性形成的扩散电势,计算的孔隙压力和应力偏小,而线性模型过高地预测了井壁周围的孔隙压力场和应力场。根据破坏指数可以看出,坍塌破坏首先发生在井壁附近地层,坍塌压力随时间延长增大且变化较明显,破裂压力随时间延长减小但变化不显著,钻井液密度窗口随时间变窄。

破碎性地层概念界定及其破碎的热力学分析

借助于岩土工程、岩土力学、岩石力学、土木工程等学科，提出了破碎、破碎体（破碎性地层）概念。阐述了这类岩体的破坏方式、破坏的失稳类型。根据热力学定律和微观结构观点，岩体破碎过程实质上是一种内能耗散现象，破碎的发生意味着要耗散一部分能量去产生新的裂纹面。给出了破碎性地层的稳定准则，可用以确定裂纹的稳定状态。当裂纹失稳时，裂纹会向前扩展演化，产生新的裂纹，到一定程度后，将会导致岩体破碎。