留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟

曾德智 林元华 卢亚锋 朱达江 李留伟

曾德智, 林元华, 卢亚锋, 等, 2012. 复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟. 地质力学学报, 18 (2): 158-164.
引用本文: 曾德智, 林元华, 卢亚锋, 等, 2012. 复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟. 地质力学学报, 18 (2): 158-164.
ZENG De-zhi, LIN Yuan-hua, LU Ya-feng, et al., 2012. NUMERICAL SIMULATION OF HOLE CREEP SHRINKAGE FOR COMPOSITE ROCK SALT LAYERS. Journal of Geomechanics, 18 (2): 158-164.
Citation: ZENG De-zhi, LIN Yuan-hua, LU Ya-feng, et al., 2012. NUMERICAL SIMULATION OF HOLE CREEP SHRINKAGE FOR COMPOSITE ROCK SALT LAYERS. Journal of Geomechanics, 18 (2): 158-164.

复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟

基金项目: 

国家自然科学基金项目 51004084

教育部博士点基金项目 20105121120002

详细信息
    作者简介:

    曾德智(1980-), 男, 副研究员, 主要从事油气钻井工艺、石油管力学与环境行为方面的科研和教学工作。E-mail:zengdezhi1980@163.com

  • 中图分类号: P554

NUMERICAL SIMULATION OF HOLE CREEP SHRINKAGE FOR COMPOSITE ROCK SALT LAYERS

  • 摘要: 盐岩在深部高温高压环境下具有很强的蠕变特性,在岩盐层钻井经常出现井眼缩径、卡钻等复杂事故。目前关于岩盐层井段安全钻进泥浆密度的计算方法主要适用于均匀地应力的情况,难以在非均匀地应力条件下应用。为此研究建立了三向地应力作用下盐岩和砂泥岩相互交错的复合岩盐层井眼蠕变缩径的三维有限元模型,并以塔里木油田羊塔克地区深井为例,研究了非均匀地应力条件下,复合岩盐层井眼随时间变化的蠕变缩径规律,得出了一定泥浆密度下岩盐层井眼在不同时刻的井径值。计算结果表明,安全泥浆密度有限元模拟值与羊塔克地区岩盐层井段实际采用的安全泥浆密度非常接近,验证了所建数值模型的合理性和计算结果的可靠性,研究成果为岩盐层井段的安全钻进提供了技术支撑。

     

  • 图  1  岩石的蠕变试验曲线

    Figure  1.  Curve of rock creep test

    图  2  井眼蠕变缩径力学模型

    Figure  2.  Mechanical model of borehole creep shrinkage

    图  3  有限元网格模型

    Figure  3.  FEA meshing model

    图  4  复合岩盐层的蠕变缩径特征

    Figure  4.  Creep shrinkage characteristics of composite rock salt layer

    图  5  泥浆密度对短轴方向上井眼缩径的影响(8½″钻头)

    Figure  5.  Effect of mud density to hole shrinkage in the brachy-axis direction (8½″ bit)

    图  6  泥浆密度对长轴方向上井眼缩径的影响(8½″钻头)

    Figure  6.  Effect of mud density to hole shrinkage in the major axis direction (8½″ bit)

    图  7  泥浆密度对短轴方向上井眼缩径的影响(9½″钻头)

    Figure  7.  Effect of mud density to hole shrinkage in the brachy-axis direction (9½″ bit)

    图  8  泥浆密度对长轴方向上井眼缩径的影响(9½″钻头)

    Figure  8.  Effect of mud density to hole shrinkage in the major axis direction (9½″ bit)

    表  1  盐岩的蠕变力学参数

    Table  1.   Mechanical parameters of salt rock creeps

    表  2  盐岩和砂岩地层的地应力

    Table  2.   Crustal stress of salt rock and surrounding rock layers

  • [1] Holt C A, Johnson J B. A method for drilling moving salt formations-drilling and under reaming at the same time[R]. SPE 13488, 1996.
    [2] Willson S M, Fossum A F, Fredrich J T. Assessment of salt loading on well casings[R]. SPE 81820, 2003:13~21
    [3] 刘绘新, 张鹏, 盖峰.四川地区盐岩蠕变规律研究[J].岩石力学与工程学报, 2002, 21(9):1290~1294. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200209001.htm

    LIU Hui-xin, ZHANG Peng, GAI Feng. Study on creep rule of salt rock in Sichuan region[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2002, 21(9):1290~1294. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200209001.htm
    [4] 何开平, 张良万, 张正禄, 等.盐膏层蠕变粘弹性流体模型及有限元分析[J].石油学报, 2002, 23(3):102~106. doi: 10.7623/syxb200203023

    HE Kai-ping, ZHANG Liang-wan, ZHANG Zheng-lu, et al. Viscous and elastic flow module for gypseous salt creep and finite element analyses[J]. Acta Petrolei Sinica, 2002, 23(3):102~106. doi: 10.7623/syxb200203023
    [5] 曾义金, 杨春和, 陈锋, 等.深井石油套管盐膏岩层蠕变挤压应力计算研究[J].岩石力学与工程学报, 2002, 21(4):595~598. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200204030.htm

    ZENG Yi-jin, YANG Chun-he, CHEN Feng, et al. Numerical analysis of creep pressing stress of casing in deep salt rock stratum[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2002, 21(4):595~598. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200204030.htm
    [6] 高德利, 郑传奎, 覃成锦.蠕变地层中含缺陷套管外挤压力分布的数值模拟[J].中国石油大学学报, 2007, 31(1):56~61. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYDX200701010.htm

    GAO De-li, ZHENG Chuan-kui, TAN Cheng-jin. Numerical simulation of external pressure distribution of casing string with wear in creep formation[J]. Journal of University of Petroleum, China, 2007, 31(1):56~61. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYDX200701010.htm
    [7] 杨恒林, 陈勉, 金衍, 等.蠕变地层套管等效破坏载荷分析[J].中国石油大学学报, 2006, 30(4):94~96. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYDX200604022.htm

    YANG Heng-lin, CHEN Mian, JIN Yan, et al. Analysis of casing equivalent collapse resistance in creep formations[J]. Journal of University of Petroleum, China, 2006, 30(4):94~96. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYDX200604022.htm
    [8] 林元华, 曾德智, 施太和, 等.软岩层引起的套管外载计算方法研究[J].岩石力学与工程学报, 2007, 26(3):538~543. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200703013.htm

    LIN Yuan-hua, ZENG De-zhi, SHI Tai-he, et al. Study on computation method for casing load induced by soft rocks[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(3):538~543. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200703013.htm
    [9] 金衍, 陈勉.盐岩地层井眼缩径控制技术新方法研究[J].岩石力学与工程学报, 2000, 19(增刊):1111~1114. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2000S1065.htm

    JIN Yan, CHEN Mian. A new approach for controlling tight hole in salt formation[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2000, 19(Supp.):1111~1114. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2000S1065.htm
    [10] 郑力会, 陈勉, 张民立, 等.稳定盐膏层井眼的不饱和有机盐水钻井液新技术[J].岩土力学, 2005, 26(11):1829~1833. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2005.11.024

    ZHENG Li-hui, CHEN Mian, ZHANG Min-li, et al. A new technology for controlling hole-stability in salt/gypsum stratum by unsaturated organic-salt liquor drilling fluid[J]. Rock and Soil Mechanics, 2005, 26(11):1829~1833. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2005.11.024
    [11] 唐继平, 王书琪, 陈勉.盐膏层钻井理论与实践[M].北京:石油工业出版社, 2004:29~46.

    TANG Ji-ping, WANG Shu-qi, CHEN Mian. Practice and theory of drilling in salt rocks[M]. Beijing:Petroleum Industry Press, 2004:29~46.
    [12] 林元华, 曾德智, 施太和, 等.盐岩层蠕变规律的反演方法研究[J].石油学报, 2005, 26(5):111~114. doi: 10.7623/syxb200505025

    LIN Yuan-hua, ZENG De-zhi, SHI Tai-he, et al. Inversion algorithm for creep laws of salt rocks[J]. Acta Petrolei Sinica, 2005, 26(5):111~114. doi: 10.7623/syxb200505025
    [13] 杨春和, 曾义军, 吴文, 等.深层盐岩本构关系及其在石油钻井工程中的应用研究[J].岩石力学与工程学报, 2003, 22(10):1678~1682. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2003.10.019

    YANG Chun-he, ZENG Yi-jun, WU Wen, et al. Constitutive relationship of deep salt rock and its application to petroleum drilling engineering[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2003, 22(10):1678~1682. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2003.10.019
    [14] 楼一珊, 李忠慧, 张春阳, 等.油气井眼井斜角、方位角对盐岩蠕变的影响[J].岩石力学与工程学报, 2008, 27(增2):3570~3574. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2008S2045.htm

    LOU Yi-shan, LI Zhong-hui, ZHANG Chun-yang, et al. Influence on inclination angle and azimuth angle of borehole on creep of salt rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, 27(S2):3570~3574. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2008S2045.htm
    [15] 吴应凯, 石晓兵, 陈平, 等.深部盐膏层安全钻井技术的现状及发展方向研究[J].天然气工业, 2004, 24(2):67~69. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TRQG200402022.htm

    WU Ying-kai, SHI Xiao-bing, CHEN Ping, et al. Status quo and development of safety drilling techniques for deep evaporate beds[J]. Nature Gas Industry, 2004, 24(2):67~69. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TRQG200402022.htm
  • 加载中
图(8) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  150
  • HTML全文浏览量:  117
  • PDF下载量:  10
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-29
  • 刊出日期:  2012-06-01

目录

    /

    返回文章
    返回