基于多孔弹性模型及动态温度场的井壁稳定研究

井壁失稳、坍塌是油气井钻井施工中必须应对的难题。针对复杂地层尤其是非连续地层的超深钻井(>6000 m)过程,通过研究岩石力学特性、孔隙渗流、井壁受应力与温度场等相互耦合作用,对复杂特殊地层中井壁稳定性进行分析。在此基础上,利用线性叠加原理结合地层渗流影响、孔隙压力变化以及地层温度场变化引起的热诱导应力分量,组合到原位多孔弹性模型中,建立热孔弹性模型,并结合D-P失效准则和“应力云”思想,形成了多孔弹性模型及动态温度场耦合的井壁稳定分析方法,并取深水浅部区块1口实例井的钻井过程进行验证。研究结果表明,延长钻井液循环时间有利于地层冷却和井眼清洁,但随着循环时间延长,井壁与地层之间温差过大,叠加的热诱导应力值会加大岩层各向应力差值,易发生失稳。研究结果拓宽了以往井壁稳定性分析方法的应用范围,提高了计算精度。