超深层碳酸盐岩储层孔隙弹性动力学起裂规律

深层碳酸盐岩储层天然裂缝发育,为保证井壁不被压裂而引发严重漏失,必须明确地层的起裂规律。采用孔隙弹性动力学方法,考虑钻进过程中井壁上的载荷变化和地层中的流体流动,得到井眼周围的应力场变化。与传统计算模型相比,模型考虑了应力场的时变特性、井壁载荷的传播、流固耦合以及流体和固体惯性的影响。以一组深层井参数为例,求解井周应力场,分析发现得到的井周应力分布与弹塑性力学规律相同;但随着井壁载荷以弹性波形式向地层内传播,孔隙弹性动力学得到的井周应力场随时间迅速变化,在无因次时间t=100 (2.87 ms)之后趋于稳定。分析了井壁对不同井底压力的起裂响应,发现当井底压力达到135 MPa,井壁在t=105 (3.01 ms)时起裂;弹性模量对井壁的起裂影响很小,泊松比对起裂的时间和范围有较大的影响,随着泊松比的增大,井壁对井底压力的起裂响应更加迅速,且起裂的区域范围增大。

超深硬岩地层井壁失稳的动力学分析模型:本征频率和高应力的影响

针对超深致密砂岩地层井壁动力学失稳难题,考虑孔隙流体和硬岩的压缩性、惯性及黏滞耦合作用,建立井筒压力波动条件下井周应力分布公式,建立了超深致密硬岩地层井壁坍塌指数的孔隙弹性动力学模型,分析地层本征频率与高应力对井壁失稳的影响规律。本文提出的孔隙弹性动力学模型预测的地层较传统模型预测的地层更易失稳,且高本征频率、最大地应力高的地层比一般地层更易失稳;揭示了超深硬岩地层井壁突发性失稳力学本质,可为钻井过程中井筒压力控制参数调整提供科学依据。