鉆井過程中井筒裂縫動態擴展規律研究

作者：張磊,謝濤,張羽臣,竇蓬,劉海龍

摘要：為了搞清井筒裂縫的動態擴展規律,針對渤海灣渤中區域東營組硬脆性泥巖地層微裂縫漏失問題,利用有限元數值模擬法,建立了裂縫動態擴展與井筒壓力、地層巖石力學參數的有限元模型,分析了單條裂縫與成組裂縫的延伸長度、寬度、沿裂縫應力分布隨壓差及初始裂縫長度的變化規律。結果表明,隨著井筒壓差的增加,裂縫尖端位置處的等效應力約呈0.78 MPa/MPa的趨勢增加,井壁裂縫寬度約呈0.01 mm/MPa的趨勢增加;隨著初始裂縫長度的增加,裂縫尖端處的有效應力約呈0.06 MPa/mm的趨勢增加,井壁裂縫寬度約呈0.003 mm/mm的趨勢增加,裂縫初始延伸所需的井筒壓差逐漸降低。與單條裂縫相比,成組裂縫寬度及延伸長度變化幅度更大。以渤中區域某深井3000 m處漏失情況為例開展模擬,得到漏失處井筒正壓差3.9 MPa,裂縫寬度增加80μm,堵漏時綜合考慮井筒壓差產生的裂縫寬度變化與地層原有裂縫寬度的尺寸,對堵漏材料顆粒進行設計。該成果對工程實際具有一定指導意義。

發文機構：中海石油（中國）有限公司天津分公司

關鍵詞：裂縫擴展有限元井筒壓差初始裂縫長度臨界斷裂能量progress of fracturefinite elementwellbore pressure differenceinitial fracture lengthcritical fracture energy

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