地应力反演方法及井壁稳定性研究

摘要

随着石油勘探开发深度的不断拓展及各种先进钻井技术的出现，井壁稳定性的研究越来越受到重视。进行准确的井壁稳定性分析，是保证钻井过程中既能安全、快速钻进，又能够尽可能的减少对储集层段污染的前提。影响井壁稳定性的因素主要有地层材料性质、井眼几何特征、地应力和入口泥浆密度等。而获得准确的原场地应力资料是保证井壁稳定的基础，因此进行地应力反演方法及井壁稳定性研究有着极其重要的现实意义。 本文根据弹性力学理论，对井孔周围应力场进行了分析；对几种经典的井壁稳定性理论模型及两种修正模型的优缺点及适用性问题进行了讨论；对考虑构造应力与不考虑构造应力的各种地应力计算模型进行了比较；应用考虑构造应力的地应力计算模型，对新的地应力反演方法进行了探讨：针对基于压裂实验的反演方法数据不易获取的不足，提出了基于坍塌数据及结合压裂实验与坍塌数据的地应力反演方法；给出了由反演得到的地应力计算坍塌压力和破裂压力并最终确定安全钻井液密度的方法。 基于对地应力分布规律和影响它的诸多因素的分析，综合各种破坏理论和反演地应力的方法，应用分层地应力计算模型编制了相应的地应力及钻井液密度窗口计算软件。该软件能充分利用各种测井信息以确定地应力计算模型中的各参数，计算出沿深度连续分布的地应力剖面数据。 由于坍塌数据一般较易取得，本文提出的两种新的地应力反演方法及编制的地应力与钻井液密度窗口计算软件可为钻井设计提供有益参考，对指导安全钻井，减少钻井事故也具有较大的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1地应力、井壁稳定性的基本概念

1.2地应力研究现状

1.3井壁稳定性研究现状

第二章 井周应力场及井孔稳定性理论

2.1井周应力场

2.2井孔稳定性经典理论模型

2.2.1岩石压性破坏准则

2.2.2岩石张性破裂准则

2.3井孔稳定性理论各种修正模型

2.3.1修正的Drucker-Prager模型

2.3.2修正的Mogi-Coulomb模型

第三章 地应力计算模型

3.1不考虑构造应力各种简化模型

3.2考虑构造应力各种理论模型

第四章 地应力反演方法

4.1基于压裂实验的反演方法

4.2坍塌深度的计算理论与方法

4.3基于坍塌数据的反演方法

4.3结合压裂实验与坍塌数据的反演方法

4.4本章小结

第五章 井眼坍塌压力与破裂压力

5.1 破裂压力的计算

5.2坍塌压力的计算

5.3本章小结

第六章 结束语

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢