井壁穩(wěn)定問(wèn)題的斷裂損傷力學(xué)機(jī)理的研究.pdf

1、井壁穩(wěn)定機(jī)理的研究表明，井壁失穩(wěn)問(wèn)題既有力學(xué)問(wèn)題，也有化學(xué)問(wèn)題，而化學(xué)問(wèn)題最終仍然反映到力學(xué)問(wèn)題上。本文在對(duì)地層坍塌壓力、破裂壓力調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)地質(zhì)力學(xué)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)理論，從力學(xué)角度對(duì)井壁穩(wěn)定機(jī)理進(jìn)行研究?！　?、應(yīng)用斷裂力學(xué)和細(xì)觀損傷力學(xué)理論，從細(xì)觀損傷力學(xué)的觀點(diǎn)分析了微裂紋開(kāi)裂的條件，擴(kuò)展方向，研究脆性巖石的變形機(jī)理。通過(guò)對(duì)井壁圍巖的受力狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算，并結(jié)合巖石破壞準(zhǔn)則，建立了地層坍塌壓力、破裂壓力的計(jì)算

2、力學(xué)模型。在模型中綜合考慮了巖石力學(xué)特征、巖石的斷裂韌性(klc)和裂紋細(xì)觀尺度對(duì)井壁地層坍塌壓力、破裂壓力的影響。用一種新方法重新考察和研究鉆井工程中的井壁失穩(wěn)問(wèn)題?！　?、在建立非線性損傷本構(gòu)方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合采用細(xì)觀力學(xué)方法所建立的初始損傷壓力條件，給出井眼周圍的損傷場(chǎng)。損傷區(qū)的尺度和損傷區(qū)的應(yīng)力分布與巖石材料力學(xué)特征、微結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何尺度相關(guān)，從而為研究井壁失穩(wěn)的損傷坍塌機(jī)理與坍塌規(guī)律提供新的思路?！　?、鉆井是破碎巖石形成

3、井眼的過(guò)程，井眼的形成對(duì)相對(duì)穩(wěn)定的原地應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，同時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力也在井壁巖石上產(chǎn)生較強(qiáng)的應(yīng)力集中，在巖鹽層和塑性泥巖層，經(jīng)常發(fā)生井眼的擴(kuò)孔和縮徑。從變形的量級(jí)上分析，在工程中井眼的縮徑是屬于用有限變形理論研究的問(wèn)題，應(yīng)用有限變形彈塑性理論分析井眼的擴(kuò)孔和縮徑機(jī)理，能為鉆井工程提供準(zhǔn)確參考依據(jù)?！　?、論述了井壁失穩(wěn)的力學(xué)、物理-化學(xué)和施工工藝機(jī)理；討論了在巖石破壞之前所允許的最大鉆井液密度和最小鉆井液密度與井眼周圍應(yīng)力分布的關(guān)系和在