基于損傷力學(xué)理論的泥頁巖井壁穩(wěn)定性研究.pdf

1、鉆井中的泥頁巖井壁穩(wěn)定性問題是影響鉆井技術(shù)發(fā)展的重大問題之一,由于水進(jìn)入泥頁巖地層,劣化了泥頁巖力學(xué)性質(zhì)參數(shù),減弱了井壁圍巖的支撐能力,因此加劇了井壁失穩(wěn)問題。本論文基于損傷力學(xué)理論研究了泥頁巖地層遇水產(chǎn)生的井壁損傷失穩(wěn)機(jī)理及演化規(guī)律,并確定了井壁損傷失穩(wěn)周期。
　　 本論文所做主要工作如下:
　　 (1)通過分析了泥頁巖所含粘土礦物的組分、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電化學(xué)性質(zhì),建立了泥頁巖井壁失穩(wěn)模型,分析了井壁水化損傷機(jī)理；結(jié)合損傷

2、力學(xué)理論確定了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的損傷變量、損傷本構(gòu)模型和損傷演化方程；
　　 (2)通過泥頁巖試驗(yàn)研究,建立了水化擴(kuò)散模型,分析了巖石力學(xué)參數(shù)隨著含水率和時(shí)間的劣化規(guī)律；結(jié)合巖石強(qiáng)度和變形理論,推導(dǎo)了泥頁巖遇水后損傷變量函數(shù),得出了巖石力學(xué)參數(shù)隨著損傷變量的演化規(guī)律,并確定了泥頁巖的損傷極限值；
　　 (3)通過靜力學(xué)、幾何學(xué)、物理學(xué)三方面建立了考慮損傷的井壁圍巖應(yīng)力分布的平衡方程；結(jié)合線彈性力學(xué)理論推導(dǎo)了直井、定向井井壁