页岩气水平井井周围岩热流固耦合数值模拟

页岩气钻井过程中,井壁失稳现象时有发生,给钻井施工带来了极大困扰。本文以四川长宁—威远地区某页岩气水平井为研究对象,运用COMSOL Multiphysics软件模拟分析了考虑热流固耦合和不考虑热流固耦合的井周围岩受力及变形情况,结果为:考虑热流固耦合时,井周围岩受力及变形情况比不考虑热流固耦合时的受力及变形情况与实际工况更为吻合;水平井垂向应力方井周变形较大,主要是因为该方向受Tresca应力、第一、第二和第三主应力相对较大,该方向上容易导致井壁失稳;在井周围岩上存在应力突然增大或者减小的点域,该点域存在较大的应力差,从而容易产生拉剪破坏,是导致井壁失稳的重要原因。此研究结果从力学层面指出了页岩气钻进过程井壁失稳的关键原因,为制定高效的钻井施工方案提供科学参考。