基于統(tǒng)一強度理論的水平井井壁穩(wěn)定性分析

賈利春，陳楊，余晟

（中國石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院，四川 廣漢 618300）

0 引言

由于層理性地層中裂縫等弱面結(jié)構(gòu)較為發(fā)育，鉆井普遍面臨井壁坍塌或剝落等井壁失穩(wěn)問題［1］，國內(nèi)外學者對此開展了深入研究，取得了豐富成果和認識［2-5］。Jaeger［2］基于 Mohr-Coulomb 準則，首先提出了描述具有1條或1組平行弱面的各向同性巖體剪切破壞的單一弱面強度準則，該準則認為層理性地層的破壞狀態(tài)分為巖石本體的剪切破壞和沿弱面的剪切破壞；金衍等［4-6］結(jié)合單一弱面強度理論，指出弱面地層更易使井壁失穩(wěn)；劉向君等［7-8］研究了巖石弱面產(chǎn)狀對井壁穩(wěn)定性的影響；Lu等［9］研究了巖石弱面在滲流作用下的直井和斜井井壁穩(wěn)定問題；He等［10-11］分析了弱面對井壁穩(wěn)定性的影響規(guī)律。目前，頁巖氣資源越來越受到重視，頁巖地層為典型層理性地層，且具有明顯各向異性特征［12-14］。對于頁巖水平井面臨的井壁失穩(wěn)問題，袁俊亮等［15-18］分析層理性頁巖地層時，考慮了弱面存在的情況下水平井井壁穩(wěn)定性；Liang等［19-20］采用多弱面模型分析頁巖氣了井壁穩(wěn)定問題。上述研究均采用Mohr-Coulomb弱面準則開展井壁穩(wěn)定性分析計算，但是該弱面準則忽略了中間主應力的影響，計算結(jié)果偏保守。統(tǒng)一強度理論（UST）是對常用強度準則的高度概括，且反映了中間主應力效應［21-22］。李杭州等［23-25］基于統(tǒng)一強度理論推導了Mohr-Coulomb形式的弱面準則，并用于巖石強度分析。

本文基于統(tǒng)一強度理論的弱面準則，結(jié)合水平井井壁應力狀態(tài)，分析了層理性地層弱面產(chǎn)狀和強度準則對水平井井壁穩(wěn)定性的影響，從而揭示層理性地層水平井井壁穩(wěn)定性的變化規(guī)律。……