层理性泥页岩坍塌压力三维弹塑性数值计算方法

摘要

在层理性泥页岩钻井过程中经常出现井壁失稳,影响钻井的顺利进行.考虑层理性泥页岩的岩块和层理特性,采用层理岩石单元和层理面单元的组合模型描述层理性地层的破坏模式.利用有限差分数值模拟软件FLAC3D建立层理性泥页岩井眼的有限差分计算模型,模拟了实际钻井过程.和均质地层对比,分析了层理性泥页岩井眼的塑性区分布、井眼位移和次生应力分布特点.数值模拟再现了层理面的变形破坏现象,描述了层理面的滑移特征.利用FLAC3D数值计算特性,提出了层理性泥页岩地层中井眼坍塌压力的三维弹塑性计算方法,进一步探索了允许井壁发生一定坍塌破坏条件下的坍塌压力确定方法.计算结果和层理性泥页岩地层的实钻现象相吻合,对页岩气的钻井施工具有指导意义.