徑向孔眼對井壁穩定性影響的數值模擬

李小龍，李建雄，肖雯，郭天魁，張偉，田雨

（1.中國石油大學（華東）石油工程學院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利油田分公司石油工程技術研究院，山東 東營 257000）

徑向孔眼對井壁穩定性影響的數值模擬

李小龍1，李建雄1，肖雯2，郭天魁1，張偉1，田雨1

（1.中國石油大學（華東）石油工程學院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利油田分公司石油工程技術研究院，山東 東營 257000）

鉆井、水力徑向射流等作業施工會打破巖石的初始平衡狀態，影響井壁、孔眼壁的穩定性。常規數學模型多為二維模型，且假設條件過多，無法真實反映地層的應力分布。借助ABAQUS有限元軟件，考慮地應力、孔隙壓力等諸多參數，可以真實有效地模擬觀察地應力在井壁、井周的分布，克服常規數學模型的不足，對現場施工具有重要的指導意義。通過在ABAQUS中引入最大剪切應力（Tresca）準則、形變比能（Mises）準則及最大主應力（Max Principle）準則，分別評價研究對象的塑性及脆性破壞，分析應力在套管、水泥環及井壁的分布。結果表明：水泥環內外界面存在應力差，內界面為最危險界面；Mises和Tresca應力均于水平最小主應力方向達到極大值，因此水平最小主應力方向最易發生塑性破壞；Max Principle應力均于水平最大主應力方向達到極大值，因此水平最大主應力方向最易達到拉伸極限進而發生拉伸破壞；Mises和Tresca應力均隨孔徑、方位角、水平地應力差的增大而增大，Max Principle應力隨孔徑、方位角的增大而減小，隨水平應力差的增大而增大。最后，運用灰色關聯分析法分析了各影響因素對井壁穩定性的影響權重。……