三向应力作用下均质火山岩井壁稳定性研究

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在井壁稳定分析中，通常采用Mohr-Coulomb准则作为井壁破坏的判据，获得任意井斜的坍塌压力云图，对井眼轨迹进行优化，并为现场钻井使用钻井液密度提供理论基础。但是，该方法未考虑中间主应力对岩石屈服与破坏的影响，实际井周围岩的破坏受到最小主应力、最大主应力及中间主应力的共同作用，本文采用常用的MGC、MWC、ML及本文建立的三维MC修正强度准则MCYL研究了目标区块任意井斜的井壁坍塌压力，为井眼轨迹优化提供指导，并同时给出了基于Mohr-Coulomb准则的井壁坍塌压力预测云图，对比说明中间主应力对井壁坍塌压力的影响。

（a）MC准则（b）MGC准则

（c）MWC准则（d）ML准则

（e）MCYL准则

图4-8 川西二叠系火山岩区块井壁坍塌压力云图

（a）井斜角

（b）井眼方位角

图4-9 MC准则和MCYL准则预测井壁坍塌压力对比

不同强度准则预测的井壁坍塌压力云图分别如图4-8（a）~（e）所示，沿水平最小地应力方向钻进井眼的坍塌压力随井斜角和井眼方位角的变化趋势如图4-9所示；为方便对比，设置坍塌压力云图变化范围均为84.95MPa~115.7MPa，由图可知，坍塌压力云图沿水平最大地应力和水平最小地应力对称分布，坍塌压力受井斜角和方位角的共同控制，随井斜角的增大，逐渐减小；MC准则预测坍塌压力最大，之后依次为MCYL准则、MGC准则、ML准则和MWC准则；MC准则预测坍塌压力变化范围为98.35MPa~115.9MPa，考虑中间主应力后的MCYL准则预测坍塌压力变化范围为92.9MPa~108.4MPa，降低约8MPa，中间主应力增强了井壁的稳定性，拓展了安全钻井液密度的下限；此外，在川西二叠系火山岩区块，沿与水平最大地应力成30°夹角方向钻进的水平井稳定性最好。

来源：现代石油人