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        不同地應(yīng)力狀態(tài)下坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化規(guī)律

        2014-11-07 05:40:16雷正義
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2014年19期
        關(guān)鍵詞:直井斜角斜井

        雷正義

        摘 要:文章討論了在不同應(yīng)力狀態(tài)下,地層坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律,以便對井網(wǎng)分布的確定、防斜打直、鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)以及為減少或避免鉆井復(fù)雜問題時的井位選擇和鉆井方向提供鋪墊作用。

        關(guān)鍵詞:坍塌壓力 地應(yīng)力 作用

        中圖分類號:TE21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-098X(2014)07(a)-0092-02

        對于鉆井來說,地層坍塌壓力是一個很重要的數(shù)據(jù),直接影響井壁的穩(wěn)定性。根據(jù)坍塌壓力計(jì)算模型發(fā)現(xiàn),在不同應(yīng)力下,地層坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化具有一定規(guī)律性,這為井網(wǎng)分布的確定、鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)等提供了理論基礎(chǔ)。

        1 計(jì)算模型

        1.1 定向井的井周應(yīng)力分析

        深部地層受三向主地應(yīng)力作用,上覆巖層應(yīng)力,最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。選取坐標(biāo)系(1,2,3)分別與主地應(yīng)力,,方向一致(圖1)。為方便起見,建立直角坐標(biāo)系(x,y,z)和柱坐標(biāo)系(r,θ,z),其中oz軸對應(yīng)于井軸,ox和oy位于與井軸垂直的平面之中。根據(jù)線—彈性本構(gòu)模型及有效應(yīng)力理論,可以推導(dǎo)出井壁處3個主應(yīng)力可表示為:

        2.2 坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律

        將上述設(shè)定的計(jì)算條件代入(5)式,即可得到坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律,見圖2~圖5。

        從圖2~圖5可以看出,當(dāng)時,在不同的方位角下,坍塌壓力都是隨井斜角的增大而減小,說明在這樣的地應(yīng)力狀態(tài)下,適合于打斜井及水平井。

        當(dāng)時,坍塌壓力基本上是隨井斜角的增大而增大。因此,在這種地應(yīng)力狀態(tài)下,直井比斜井更穩(wěn)定,特別是在打水平井時,應(yīng)該注重防止井壁坍塌。

        當(dāng)時,四條曲線重合在一起,說明坍塌壓力不隨方位角的變化而變化,僅隨井斜角的增大坍塌壓力也增大,因此不宜打大斜度井。

        當(dāng)時,井斜角增大時,坍塌壓力可能增大也可能減小,坍塌壓力隨方位角的增大而增大。因此,在這種情況下,打斜井時選擇合適的方位非常重要。

        3 結(jié)論與建議

        (1)當(dāng)時,斜井、水平井較直井穩(wěn)定,井眼軌跡沿最大地應(yīng)力方向更安全。

        (2)當(dāng)時,直井較斜井、水平井穩(wěn)定,斜井、水平井井眼軌跡沿最小地應(yīng)力方向更安全。

        (3)當(dāng)時,直井較斜井、水平井穩(wěn)定,井眼穩(wěn)定性不隨方位變化而變化。

        (4)當(dāng)時,井斜角一定時,不同方位對井壁穩(wěn)定影響較大。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 鄧金根,張洪生,鉆井工程中井壁失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)理[M].石油工業(yè)出版社,1998.

        [2] 李志明,張金珠.地應(yīng)力與油氣勘探開發(fā)[M].石油工業(yè)出版社,1997.endprint

        摘 要:文章討論了在不同應(yīng)力狀態(tài)下,地層坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律,以便對井網(wǎng)分布的確定、防斜打直、鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)以及為減少或避免鉆井復(fù)雜問題時的井位選擇和鉆井方向提供鋪墊作用。

        關(guān)鍵詞:坍塌壓力 地應(yīng)力 作用

        中圖分類號:TE21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-098X(2014)07(a)-0092-02

        對于鉆井來說,地層坍塌壓力是一個很重要的數(shù)據(jù),直接影響井壁的穩(wěn)定性。根據(jù)坍塌壓力計(jì)算模型發(fā)現(xiàn),在不同應(yīng)力下,地層坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化具有一定規(guī)律性,這為井網(wǎng)分布的確定、鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)等提供了理論基礎(chǔ)。

        1 計(jì)算模型

        1.1 定向井的井周應(yīng)力分析

        深部地層受三向主地應(yīng)力作用,上覆巖層應(yīng)力,最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。選取坐標(biāo)系(1,2,3)分別與主地應(yīng)力,,方向一致(圖1)。為方便起見,建立直角坐標(biāo)系(x,y,z)和柱坐標(biāo)系(r,θ,z),其中oz軸對應(yīng)于井軸,ox和oy位于與井軸垂直的平面之中。根據(jù)線—彈性本構(gòu)模型及有效應(yīng)力理論,可以推導(dǎo)出井壁處3個主應(yīng)力可表示為:

        2.2 坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律

        將上述設(shè)定的計(jì)算條件代入(5)式,即可得到坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律,見圖2~圖5。

        從圖2~圖5可以看出,當(dāng)時,在不同的方位角下,坍塌壓力都是隨井斜角的增大而減小,說明在這樣的地應(yīng)力狀態(tài)下,適合于打斜井及水平井。

        當(dāng)時,坍塌壓力基本上是隨井斜角的增大而增大。因此,在這種地應(yīng)力狀態(tài)下,直井比斜井更穩(wěn)定,特別是在打水平井時,應(yīng)該注重防止井壁坍塌。

        當(dāng)時,四條曲線重合在一起,說明坍塌壓力不隨方位角的變化而變化,僅隨井斜角的增大坍塌壓力也增大,因此不宜打大斜度井。

        當(dāng)時,井斜角增大時,坍塌壓力可能增大也可能減小,坍塌壓力隨方位角的增大而增大。因此,在這種情況下,打斜井時選擇合適的方位非常重要。

        3 結(jié)論與建議

        (1)當(dāng)時,斜井、水平井較直井穩(wěn)定,井眼軌跡沿最大地應(yīng)力方向更安全。

        (2)當(dāng)時,直井較斜井、水平井穩(wěn)定,斜井、水平井井眼軌跡沿最小地應(yīng)力方向更安全。

        (3)當(dāng)時,直井較斜井、水平井穩(wěn)定,井眼穩(wěn)定性不隨方位變化而變化。

        (4)當(dāng)時,井斜角一定時,不同方位對井壁穩(wěn)定影響較大。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 鄧金根,張洪生,鉆井工程中井壁失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)理[M].石油工業(yè)出版社,1998.

        [2] 李志明,張金珠.地應(yīng)力與油氣勘探開發(fā)[M].石油工業(yè)出版社,1997.endprint

        摘 要:文章討論了在不同應(yīng)力狀態(tài)下,地層坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律,以便對井網(wǎng)分布的確定、防斜打直、鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)以及為減少或避免鉆井復(fù)雜問題時的井位選擇和鉆井方向提供鋪墊作用。

        關(guān)鍵詞:坍塌壓力 地應(yīng)力 作用

        中圖分類號:TE21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-098X(2014)07(a)-0092-02

        對于鉆井來說,地層坍塌壓力是一個很重要的數(shù)據(jù),直接影響井壁的穩(wěn)定性。根據(jù)坍塌壓力計(jì)算模型發(fā)現(xiàn),在不同應(yīng)力下,地層坍塌壓力隨井斜角與方位角的變化具有一定規(guī)律性,這為井網(wǎng)分布的確定、鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)等提供了理論基礎(chǔ)。

        1 計(jì)算模型

        1.1 定向井的井周應(yīng)力分析

        深部地層受三向主地應(yīng)力作用,上覆巖層應(yīng)力,最大水平地應(yīng)力和最小水平地應(yīng)力。選取坐標(biāo)系(1,2,3)分別與主地應(yīng)力,,方向一致(圖1)。為方便起見,建立直角坐標(biāo)系(x,y,z)和柱坐標(biāo)系(r,θ,z),其中oz軸對應(yīng)于井軸,ox和oy位于與井軸垂直的平面之中。根據(jù)線—彈性本構(gòu)模型及有效應(yīng)力理論,可以推導(dǎo)出井壁處3個主應(yīng)力可表示為:

        2.2 坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律

        將上述設(shè)定的計(jì)算條件代入(5)式,即可得到坍塌壓力隨井斜角、方位角的變化規(guī)律,見圖2~圖5。

        從圖2~圖5可以看出,當(dāng)時,在不同的方位角下,坍塌壓力都是隨井斜角的增大而減小,說明在這樣的地應(yīng)力狀態(tài)下,適合于打斜井及水平井。

        當(dāng)時,坍塌壓力基本上是隨井斜角的增大而增大。因此,在這種地應(yīng)力狀態(tài)下,直井比斜井更穩(wěn)定,特別是在打水平井時,應(yīng)該注重防止井壁坍塌。

        當(dāng)時,四條曲線重合在一起,說明坍塌壓力不隨方位角的變化而變化,僅隨井斜角的增大坍塌壓力也增大,因此不宜打大斜度井。

        當(dāng)時,井斜角增大時,坍塌壓力可能增大也可能減小,坍塌壓力隨方位角的增大而增大。因此,在這種情況下,打斜井時選擇合適的方位非常重要。

        3 結(jié)論與建議

        (1)當(dāng)時,斜井、水平井較直井穩(wěn)定,井眼軌跡沿最大地應(yīng)力方向更安全。

        (2)當(dāng)時,直井較斜井、水平井穩(wěn)定,斜井、水平井井眼軌跡沿最小地應(yīng)力方向更安全。

        (3)當(dāng)時,直井較斜井、水平井穩(wěn)定,井眼穩(wěn)定性不隨方位變化而變化。

        (4)當(dāng)時,井斜角一定時,不同方位對井壁穩(wěn)定影響較大。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 鄧金根,張洪生,鉆井工程中井壁失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)理[M].石油工業(yè)出版社,1998.

        [2] 李志明,張金珠.地應(yīng)力與油氣勘探開發(fā)[M].石油工業(yè)出版社,1997.endprint

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