一、岩石软弱面产状对井壁稳定性的影响（论文文献综述）
孙岩[1]（2021）在《层理性页岩气储层井壁稳定性评估》文中指出
刘海龙,谢涛,张磊,曹文科,高佳佳[2]（2021）在《层理地层基质与弱面坍塌失稳规律分析》文中指出渤海深部地层中存在大量的硬脆性泥页岩,易发生井壁失稳问题。将硬脆性泥页岩当作一种横观各向同性介质,建立了横观各向同性地层井周基质及层理弱面应力计算模型,在此基础上,获取了弹性参数各向异性、井眼轨迹及层理产状对井壁坍塌破坏的影响规律。研究表明,各向异性对层理弱面应力分布影响显着,与各向同性模型相比,误差最大约为31%;随弹性模量各向异性程度增大,井壁坍塌风险增高;直井钻进时,井壁坍塌破坏方位不仅受水平地应力方位影响,还与层理弱面的倾斜角和倾向角、井眼轨迹等参数相关。随层理面倾斜角和倾向角增大,井壁坍塌形状依次为岩石只发生沿水平最小地应力方位的基质坍塌、层理面单对角坍塌及层理面双对角坍塌,基质坍塌方位对应最小地应力方位,层理面坍塌方位与弱面的倾向方位保持一致,最优钻井方位应结合层理弱面的倾向;当定向井钻进时,井眼沿井斜30°～75°,最大地应力方位附近,坍塌最为严重。对渤中一口深井进行井壁失稳实例分析,分析结果与实际情况吻合良好,研究成果对层理地层钻井作业有一定的指导意义。
张艳娜,韩正波,孔璐琳,陈强,刘厚彬[3]（2021）在《北特鲁瓦地区裂缝性碳酸盐岩地层井壁稳定性研究》文中研究表明北特鲁瓦地区石炭系中统巴什基尔阶（KT-Ⅱ）碳酸盐岩地层裂缝发育,钻井过程中井壁垮塌问题严重。为提高钻井效率,研究了KT-Ⅱ碳酸盐岩地层裂缝产状及缝间充填物质,测试了碳酸盐岩基质及缝间充填物组分,分析了裂缝发育对碳酸盐岩地层孔渗特性、力学强度的影响。同时,耦合地应力场、渗流场及裂缝力学弱面效应等因素,建立了裂缝性碳酸盐岩地层井壁失稳理论模型,开展了北特鲁瓦地区KT-Ⅱ碳酸盐岩地层井壁稳定性预测。结果表明:北特鲁瓦地区KT-Ⅱ碳酸盐岩地层裂缝发育,裂缝间力学弱面效应突出,是诱发井壁垮塌的主导因素;裂缝发育加强了钻井液沿裂缝的渗流运移,弱化了钻井液对井壁的支撑作用;裂缝的产状、井眼轨迹对碳酸盐岩地层井壁稳定性影响明显,与裂缝面倾向夹角180°方向钻井井壁稳定性最好,优化井眼轨迹可有效提高裂缝性地层井壁稳定性。研究成果揭示了裂缝性碳酸盐岩地层井壁失稳机理与主要影响因素,为裂缝性碳酸盐岩地层井眼轨迹设计及工程参数优选提供借鉴。
韩正波,刘厚彬,张靖涛,杨华建,沈欣宇,阳强[4]（2020）在《深层脆性页岩力学性能及井壁稳定性研究》文中认为四川盆地中部龙马溪组页岩地层硬度高、脆性强,钻井过程中井壁坍塌严重,阻卡频发。为解决钻井过程中井壁坍塌问题,测试了以四川盆地自201井为代表的深层页岩微细观组构、水理化性能及力学性能参数各向异性特征,并考虑井眼轨迹、层理缝产状、井筒-地层耦合渗流效应、层理缝力学弱面效应等因素,建立了深层脆性页岩水平井井壁稳定理论模型。实验结果表明:深层页岩脆性矿物含量高达70%,水化膨胀性极低,页岩基质力学强度高,但层理缝间强度低,页岩容易沿层理缝滑移崩落。模型计算结果表明:层理缝力学弱面效应影响明显,当井眼轨迹与层理缝面法向之间夹角满足一定角度,井壁倾向沿层理缝剪切滑移垮塌;井筒-地层间渗流效应不可忽略,压力穿透效应降低钻井液的有效径向支撑力,诱发层理缝起裂、延伸至崩落,合理的钻井液密度及有效封堵性可提高深层页岩水平井井壁稳定性。研究成果揭示了深层脆性页岩井壁坍塌作用机理,可为深层脆性页岩水平井关键工程参数设计提供理论依据。
折海成[5]（2020）在《页岩井壁多因素扰动细观损伤特性及稳定性研究》文中研究说明页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。我国页岩气储量丰富,居全球第一,有必要加大页岩气的勘探开发力度。但是,页岩地层在钻井过程中频繁发生井壁失稳、井下故障和复杂,严重影响了页岩气勘探开发。引发页岩地层井壁失稳因素包括复杂的井壁围岩地质环境和应力状态以及页岩层理/裂缝十分发育,还包括钻井施工过程对井壁围岩产生如开挖应力卸荷、地层热交换、页岩水化和钻井施工动力等多方面扰动。本文以涪陵气田焦石坝地区龙马溪组地层为例,综合运用分析测试、仿真计算、模拟实验、理论分析等手段,考察了龙马溪组页岩试样矿物成分、岩心岩貌和层理结构对页岩力学性能的影响;研究了页岩气井钻井施工过程中扰动因素如何引起井壁应力状态变化和岩石力学强度劣化,明确了试样表面和内部孔隙和裂缝的发育与扩展演化规律;建立了页岩扰动统计损伤模型和损伤本构模型,及井壁围岩抗剪和抗拉破坏准则,可以预测井壁围岩的坍塌压力和破裂压力,为石油企业提供井壁失稳预警,实现钻井全周期内安全平稳的钻进提供理论指导。取得的主要研究成果如下:（1）通过采用扫描电镜、图像数字化分析软件和核磁共振等现代微细观测试技术,提出了一种按照dmax/dmin比值分类考察试样表面孔隙和裂缝演化扩展发育和以T2能谱与孔径分类考察试样内部孔隙和裂缝演化扩展发育的损伤定量化方法,并利用T2能谱信号强度推导出试样孔隙率计算公式。并将系统研究了钻进施工过程中动力冲击扰动、应力卸荷扰动、地温传递扰动和页岩水化扰动后的页岩试样表面和内部微细观孔隙和裂缝的损伤演化特性,可以揭示页岩受各种扰动微细观损伤的深层机理。（2）通过理论分析、力学推导和计算仿真的方法,分别分析了由机械钻井破岩、钻柱振动碰摩、地层应力卸荷、地层温度热传递和页岩水化等因素扰动下的井壁上的附加应力场分布规律。并结合室内模拟试验,考察动力冲击扰动、应力卸荷扰动、热传递扰动和页岩水化扰动后的试样表面和内部不同类型的孔隙和裂缝所占比例变化规律,研究试样微细观孔隙和裂缝的发育与扩展演化规律,揭示了各种扰动损伤宏观力学机理:动力冲击扰动损伤属于动剪切力扰动,损伤演化行为是以中、大优势孔隙的剪切错动扩展为主;应力卸荷扰动损伤是属于静剪切力扰动,损伤演化行为也是以中、大优势孔隙的剪切错动扩展为主,且具有扰动集聚区;热传递扰动损伤是属于体缩拉伸致裂,产生张拉裂痕为主,损伤演化行为是以整体微、中、大孔隙都有扩展发育,没有优势孔隙和局部化效应;页岩水化扰动损伤属于体积膨胀挤拉致裂,损伤演化行为是以微小孔隙发育和扩径为主。（3）基于各因素扰动后页岩试样体变和力学性质的劣化响应,采用连续损伤理论和强度统计理论相结合,以体积膨胀率作为考察变量,建立了页岩各因素扰动统计损伤模型。在某一种因素扰动作用后,再通过三轴压缩试验继续讨论页岩加荷作用下的损伤劣化规律,本文以动力扰动和加荷下岩石的总损伤变量代入到损伤本构方程,建立了基于Drucker-Prager损伤准则的页岩动力扰动-加荷耦合统计损伤模型和统计损伤本构模型。（4）将地层影响因子和总扰动损伤变量代入Mohr-Coulomb强度准则和抗拉强度准则,建立了考虑多因素扰动损伤井壁围岩抗剪切破坏准则和抗拉破坏准则,可以确定井壁围岩的坍塌压力、破裂压力计算模型,以及井壁失稳预警系统,为石油企业技术应用提供理论指导。
丁立钦[6]（2020）在《层理地层各向异性对井壁稳定性的影响规律研究》文中研究表明随着钻井工程向纵深发展,一方面会面临更加复杂的地质条件,例如具有显着各向异性特征的页岩广泛分布,且深部地层往往伴随高温、高地应力以及高孔隙压力等环境条件;另一方面,近年来逐步推广应用的大斜度井、大位移井、水平井等对井壁稳定性的要求也更加严苛。因此,深入探讨影响各向异性地层井壁稳定的关键因素并建立模型进行科学分析,将为工程实践提供更为准确的理论指导。首先将岩石本体Mogi-Coulomb破坏准则和弱面Mohr-Coulomb破坏准则相结合,建立起考虑中间主应力影响的强度各向异性井壁稳定模型。利用工程场地数据,将建立模型和目前常用弹性模型进行对比,发现本模型更加适合于评价层理性地层井壁稳定、优化钻井方向和给出合理的钻井液密度窗口。研究结果进一步表明,当钻井液密度较高时,井壁附近径向应力可能会成为最大主应力（即主应力转换）,由此造成井壁破坏;此时井壁岩石仍为受压状态,非张拉破坏;为了区别于工程中常用的坍塌压力,提出“受压破坏上限”。指出工程上安全泥浆压力窗口的上限应当选取“受压破坏上限”和破裂压力中的较小值。考虑层理性岩石的弹性各向异性,利用材料特性张量、应力张量、方向矢量的坐标转换关系,建立弹性各向异性斜井井壁稳定模型,进行直井、斜井和水平井计算分析。通过井壁附近应力场和破坏情况分析阐明考虑弹性各向异性的必要性;进一步探讨了地应力的影响,计算表明逆断层机制下弹性各向异性的影响最为显着;随着井内压力升高,通过分析应力变化解释了特定情况下无法获得安全泥浆压力窗口的原因。开展数值仿真,并与所建立弹性各向异性理论模型的结果进行对比,发现无论直井、斜井还是水平井,随着网格加密数值解和解析解逐渐趋于一致。考虑深部地层高孔隙压力、含液孔隙岩石内流体流动和岩石变形的耦合特征,基于层理性岩石实验特性,引进当量渗透系数,建立了孔隙弹性理论下的各向异性渗透流体-固体耦合井壁稳定模型。利用载荷分解和分步求解等特定分析方法,建立复杂斜井应力分析模型。计算结果表明,层理性地层中井周不同位置处的渗透性会存在显着差异,这种差异渗透性会进一步影响井周应力分布和井壁破坏;各向异性渗透通过改变最大坍塌深度来进一步改变坍塌区域;各向异性渗透对井周径向应力和环向应力均有影响,且影响大小随时间变化显着;在某些时空区间内考虑各向异性渗透计算的坍塌压力明显大于各向同性渗透的情况。最后,考虑钻井液循环对井壁温度的影响,以变化的当量传热系数表征各向异性地层与井孔之间在不同位置处的传热效率,建立渗透和传热均为各向异性的热-流体-固体耦合井壁稳定模型。基于Stehfest法和渐进法两种方法,计算分析各向异性传热和各向异性渗透共同作用对层理性多孔地层井壁稳定的影响。结果表明,在小时间尺度内,忽略传热和渗透的各向异性而选取较低的泥浆压力将导致井壁围岩发生坍塌破坏;在温度较高的地层中,各向异性传热对井周应力分布的影响大于各向异性渗透的作用;各向异性传热对坍塌压力的影响会随温度梯度、时间和位置变化而变化。
邓媛,何世明,邓祥华,彭远春,何世云,汤明[7]（2020）在《力化耦合作用下的层理性页岩气水平井井壁失稳研究》文中认为针对现有页岩气水平井井壁稳定力化耦合分析大都仅考虑水化作用对岩石强度的影响,鲜有考虑水化应力应变影响的情况,以弹性力学和岩石力学等理论为基础,同时考虑水化作用对岩石力学参数的弱化效应和附加水化应力,建立了力化耦合作用下层理性页岩气水平井井壁坍塌压力预测模型,研究了层理性页岩气水平井井壁失稳机理,分析了影响井壁稳定的因素及影响规律。研究结果表明:存在层理面时,会使坍塌压力大幅升高;沿层理面方位钻进,井壁稳定性最好;当水化时间一定时,坍塌压力随距井壁径向距离增加而降低,水化时间越长,近井壁处易坍塌区域越大;考虑水化应力影响后坍塌压力会大幅升高,在设计钻井液密度时,不能忽略水化应力的影响。研究成果丰富了页岩气水平井井壁失稳理论,对层理性页岩气水平井钻井设计具有指导作用。
熊贵明[8]（2019）在《含有结构面干热岩井筒变形破坏规律模拟分析》文中进行了进一步梳理我国干热岩资源储量丰富,且干热岩能源比太阳能、风能等更稳定,对环境影响较小,干热岩清洁能源发电是未来能源革命的趋势。而干热岩大多赋存于高温高压、结构面发育地层中,岩体的物理力学性质在多物理场耦合作用下发生了变化,造成了钻井过程中井壁容易失稳,同时也增加了在多物理场耦合作用下维持干热岩井壁稳定的难度,因此研究在多物理场耦合作用下含结构面干热岩井壁稳定性具有重要的理论和工程意义。为了更好地开发干热岩,本文以建设国家干热岩开发示范基地为契点,结合各个干热岩靶区勘查成果获得的地质资料,对干热岩物理力学性质进行表征,进而构建地质模型,基于传热学、弹塑性力学和岩石力学理论,建立热弹塑性和热粘弹性热力学耦合方程,相应地分别采用Mohr-Coulomb（M-C）和Drucker-Prager（D-P）强度准则,运用COMSOL软件进行三维数值模拟,研究钻井过程中,在不同温度、最大水平应力、井径、结构面厚度、结构面倾角、裂隙条数等因素影响下的干热岩井筒变形破坏规律,进而确定干热岩井筒围岩损伤破坏区域。（1）分析干热岩地质结构特征及物理力学特性,得到如下结论:1)干热岩大多位于隆起断裂、沉降盆地和岩浆活动频繁地区,近期发生构造运动,受到岩浆侵入,并且具有良好的的沉积盖层。2)150℃400℃之间,干热岩中热物理力学参数变化较大,与岩石内部的空隙裂隙结构、层间水及结构水脱去和矿物分解有关。（2）根据室内试验地质模型建立几何力学模型,将干热岩分别视为热弹塑性体和热粘弹性体,建立了相应地热力耦合数学模型,在弹塑性模型中利用M-C强度准则判断井壁是否失稳,而在粘弹性模型中采用D-P强度准则判断井壁是否失稳,利用COMSOL软件进行数值模拟,研究不同条件下干热岩井筒变形破坏规律,得到如下结论:1)在弹塑性和粘弹性模型中,干热岩井壁温度场呈现出对称性、相似性、局限性、矢量性和差异性。2)在弹塑性和粘弹性模型中,干热岩井筒的应力场也具有对称性、一致性、范围性和差异性等分布规律。井筒的径向应力和切向应力并不符合线弹性解,且二者之差的最大值并未出现在井壁处,可见井筒发生破坏位置不一定在井壁,可能在距井壁一定距离的某个位置处。3)在弹塑性模型中,结构面处井壁优先破坏;而粘弹性模型中,干热岩井壁具体什么部位优先破坏与岩石所受边界条件有关。4)在弹塑性模型中,温度越低,最大水平应力越小,结构面厚度越小,结构面倾角为15?时,裂隙条数越小,对井壁稳定性越有利;而在粘弹性模型中,温度越低,最大水平应力越小,结构面厚度越小,结构面倾角越大,对井壁稳定性越有利;但两个模型均可以找到使得井壁最稳定的最佳井径。5)在粘弹性模型中,干热岩井壁蠕变过程只经历了初始蠕变和等速蠕变两个阶段,没有加速蠕变阶段。（3）研究热力耦合作用下含结构面干热岩井筒围岩损伤破坏,得到如下结论:1)从损伤区域来看,无论弹塑性还是粘弹性模型,干热岩井筒围岩损伤都在井壁周围或结构面处,结构面处损伤范围始终大于花岗岩,且在150℃250℃时,弹塑性模型模拟结果更加符合实际工程经验,250℃400℃时,粘弹性模型更加适用。2)从损伤半径来看,温度、井径、结构面倾角和裂隙条数对干热岩井筒损伤半径影响较大。3)从损伤体积比来看,温度、井径和裂隙条数是弹塑性和粘弹性模型中造成干热岩井筒损伤差异的主要因素。
史亚红[9]（2019）在《长宁页岩气水平井三压力剖面的建立及应用》文中研究表明页岩地层在水平井钻进过程中易发生井眼坍塌、破裂漏失等井壁失稳问题。本文针对长宁地区页岩地层水平井钻井中出现的井塌、井漏等复杂工况,以岩石力学、钻井工程、测井等学科理论和方法为指导,从岩石力学特性和破坏准则研究入手,充分利用分辨率高和连续性好的测井曲线,重点计算页岩水平井岩石力学参数、地应力、三压力和安全钻井液密度窗口,并应用于页岩钻井的井壁稳定性评价,取得了以下成果和认识。（1）计算水平井孔隙压力和上覆岩层压力时,如果将测深当做垂深则造成水平井孔隙压力和上覆岩层压力偏大。为此,首先开展页岩水平井斜深校正,然后进行上覆岩层压力计算,再然后优选伊顿法计算其孔隙压力。（2）在Thiercelin地应力模型的基础上,考虑页岩层理面倾角和倾向对水平地应力的影响,建立了页岩水平地应力计算新模型。（3）针对现有的评价水平井井壁坍塌和破裂位置角方法过于复杂的问题,本文提出了 一种相对简便的数值分析法,对三种常见地应力状态下的水平井井壁坍塌位置角和破裂位置角进行了确定,为页岩水平井坍塌压力和破裂压力的计算提供了重要参数。（4）基于斜井井壁应力分布,结合 Mohr-Coulomb、Drucker-Prager 和 Mogi-Coulomb三种岩石强度破坏准则,给出了水平井坍塌压力和破裂压力计算模型;编程计算与作图模拟研究了不同破坏准则下的井斜角和井斜方位角对坍塌压力当量密度值和破裂压力当量密度的影响规律,同时分析了三种剪切破坏准则的适用性,提出了一种安全钻井液密度窗口预测的新方法。（5）结合岩石强度单一弱面剪切破坏准则和井壁应力分布状态,建立了含弱面地层斜井坍塌压力计算模型;通过编程、计算和模拟,研究了不同井斜角和方位角下,层理面产状对页岩井壁稳定的影响规律。（6）利用所建立的坍塌压力和破裂压力计算模型,模拟分析了不同地应力状态下,水平地应力比、泊松比、内聚力和内摩擦角及孔隙压力对页岩水平井坍塌压力当量密度、破裂压力当量密度以及安全钻井液窗口的影响规律。基于以上方法模型研发了一套适用于长宁工区页岩岩石力学参数、地应力和地层三压力剖面计算及井壁稳定性分析的测井评价软件。将其用于长宁工区多口水平井的岩石力学参数、地应力和三压力剖面及安全钻井液密度窗口的计算,以及井壁稳定性分析中,结果合理,效果良好,值得推广应用。
廖明豪[10]（2019）在《弱面控制型页岩储层垮塌机理研究》文中认为在开发页岩气的过程中,井壁不稳定已经成为制约页岩气发展的重要因素之一。据现场资料显示,川渝页岩气开发过程中经常发生井壁垮塌钻井事故,造成了巨大的经济损失。本文对龙马溪组页岩露头进行了页岩岩石力学性质测试,建立了弱面控制型页岩储层垮塌模型,并以现场钻井资料为基础,分析了页岩气井坍塌压力的影响因素。主要研究内容和研究结果如下:（1）在考虑了不同成分钻井液浸泡、取心角度、围压等因素的情况下,进行了单轴和常规三轴抗压强度测试。实验结果表明,钻井液浸泡会降低页岩强度;垂直于层理面和平行于层理面取心岩样强度最大;围压会增加页岩的强度和塑性。（2）分析了页岩气井井周应力分布,建立了考虑弱面的坍塌压力预测模型。（3）分析了宁201井区的构造特征、储层特征、地应力特征、地层压力特征。（4）以长宁H25-9井的数据为基础,根据建立的坍塌压力预测模型进行泥浆密度窗口预测,预测结果与实际情况相符。（5）以长宁地区某井的现场测井数据为基础,改变不同参数进行坍塌压力计算,根据计算结果详细分析了不同因素对坍塌压力的影响。结果表明,随着井斜角的增大、最大水平主应力的增大、地层压力的增大、层理面倾角的减小、层理面内摩擦系数的减小和层理面粘聚力的减小,坍塌压力均会有增大的趋势;此外,井斜方位和最大水平主应力方位对坍塌压力也有一定影响。研究成果有望为川渝页岩气开发提供钻井指导,减少现场井壁垮塌等钻井事故,提高钻井速度,缩短钻井周期。
二、岩石软弱面产状对井壁稳定性的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、岩石软弱面产状对井壁稳定性的影响（论文提纲范文）
（2）层理地层基质与弱面坍塌失稳规律分析（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 横观各向同性地层应力分析数学模型 |
| 1.1 基质井周应力解析模型 |
| 1.2 层理弱面应力解析模型 |
| 1.3 基质与层理弱面破坏准则 |
| 1.4 基质与弱面坍塌破坏分析思路 |
| 2 横观各向同性地层坍塌失稳规律分析 |
| 2.1 各向异性对层理弱面应力分布影响 |
| 2.2 井眼轨迹对井壁失稳的影响 |
| 2.3 弹性参数各向异性对井壁失稳的影响 |
| 2.4 层理面产状对井壁失稳的影响 |
| 3 实例分析 |
| 4 结论 |
（3）北特鲁瓦地区裂缝性碳酸盐岩地层井壁稳定性研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 地质概况与地层岩石特征 |
| 1.1 北特鲁瓦油田地质概况 |
| 1.2 微细观结构特征 |
| 1.3 岩石矿物组分 |
| 2 裂缝发育对岩石孔渗参数及力学性能的影响 |
| 2.1 孔渗特征 |
| 2.2 岩石力学性能 |
| 3 裂缝性碳酸盐岩地层井壁稳定性预测模型的建立 |
| 3.1 裂缝性地层井壁渗流各向异性及渗流场模型 |
| 3.2井筒与地层间压力传递及地层孔隙压力分布模型 |
| 3.3岩石破坏模型 |
| 4 实例分析 |
| 4.1 KT-II地层井壁稳定性预测 |
| 4.2 KT-II地层防塌封堵措施 |
| 5 结论 |
（4）深层脆性页岩力学性能及井壁稳定性研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 脆性页岩微观结构 |
| 1.1 龙马溪组页岩矿物组分 |
| 1.2岩石空间展布及微观结构 |
| 2 页岩水化性能 |
| 2.1 水化膨胀性能 |
| 2.2 水化分散性能 |
| 3 岩石力学性能研究 |
| 4 井壁稳定性评价 |
| 4.1 坍塌压力计算模型 |
| 4.1.1 渗流模型 |
| 4.1.2 岩石本体破坏的计算模型 |
| 4.1.3 岩石沿裂缝发生滑移破坏的计算模型 |
| 4.2 实例分析 |
| 5 结论与建议 |
（5）页岩井壁多因素扰动细观损伤特性及稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景、选题目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题目的和意义 |
| 1.2 页岩井壁稳定性研究进展 |
| 1.2.1 页岩井壁稳定性力学机理研究 |
| 1.2.2 页岩井壁稳定性力学化学耦合研究 |
| 1.2.3 页岩井壁围岩受钻井施工扰动影响研究 |
| 1.2.4 页岩井壁失稳研究存在的问题 |
| 1.3 扰动状态概念理论研究 |
| 1.3.1 扰动状态概念在岩土工程中的应用 |
| 1.3.2 扰动状态概念理论的优点和缺点 |
| 1.4 细观统计损伤理论研究 |
| 1.5 研究主要内容、技术路线和创新点 |
| 1.5.1 研究的主要内容 |
| 1.5.2 研究思路与技术路线 |
| 1.5.3 论文创新点 |
| 2 页岩地层岩石组构、强度及工程地质特性 |
| 2.1 研究区块地质概况 |
| 2.2 页岩矿物组分和微细观结构分析 |
| 2.2.1 页岩矿物组分分析 |
| 2.2.2 页岩微细观结构特征分析 |
| 2.3 页岩岩石力学强度特性 |
| 2.3.1 页岩硬度和塑性系数测试 |
| 2.3.2 页岩单轴抗压强度测试 |
| 2.3.3 页岩三轴抗压强度测试 |
| 2.3.4 页岩直接剪切试验 |
| 2.3.5 页岩抗拉强度测试 |
| 2.4 研究区块页岩地层工程地质特性 |
| 2.4.1 页岩地层流体物理化学特性 |
| 2.4.2 页岩地层初始地应力及地层压力剖面预测 |
| 2.4.3 页岩地层温度场 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 页岩井壁多因素扰动细观损伤及力学行为研究 |
| 3.1 钻井机械动力作用对井壁围岩扰动分析 |
| 3.1.1 钻头破岩对井壁围岩扰动分析 |
| 3.1.2 钻柱振动对井壁围岩的扰动分析 |
| 3.1.3 页岩动力扰动试验研究 |
| 3.2 钻井应力卸荷对井壁围岩扰动分析 |
| 3.2.1 页岩井壁围岩应力状态分析 |
| 3.2.2 页岩卸荷扰动试验研究 |
| 3.3 钻井液与地层温度传递对井壁围岩扰动分析 |
| 3.3.1 井壁围岩温度场分布 |
| 3.3.2 井壁围岩附加热应力场 |
| 3.3.3 页岩热效应扰动试验研究 |
| 3.4 页岩水化对井壁围岩扰动分析 |
| 3.4.1 钻井液渗流扩散力学机理 |
| 3.4.2 钻井液与井壁围岩的水化作用 |
| 3.4.3 页岩水化动扰动试验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 页岩井壁围岩多因素扰动损伤本构模型研究 |
| 4.1 岩石统计损伤力学的基本理论 |
| 4.1.1 常采用的岩石强度理论 |
| 4.1.2 概率统计理论 |
| 4.2 页岩各因素扰动统计损伤模型研究 |
| 4.2.1 页岩各因素扰动统计损伤模型构建思路 |
| 4.2.2 页岩各因素扰动统计损伤模型建立 |
| 4.3 页岩各因素扰动与加荷耦合统计损伤模型和损伤本构模型研究 |
| 4.3.1 页岩各因素扰动与加荷耦合统计损伤模型建立 |
| 4.3.2 页岩动力冲击扰动与加荷耦合统计损伤本构模型建立 |
| 4.4 页岩多因素扰动耦合统计损伤模型研究 |
| 4.4.1 多因素扰动耦合总损伤变量 |
| 4.4.2 钻井施工多因素扰动耦合总损伤变量建立 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 页岩井壁钻井多因素扰动损伤失稳研究 |
| 5.1 页岩井壁围岩失稳力学机理 |
| 5.1.1 井壁坍塌破坏机理 |
| 5.1.2 井壁破裂破坏机理 |
| 5.2 考虑多因素扰动损伤页岩井壁失稳力学分析 |
| 5.2.1 井壁围岩总应力场分布 |
| 5.2.2 井壁围岩主应力分布 |
| 5.2.3 考虑多因素扰动损伤页岩井壁坍塌压力计算 |
| 5.2.4 考虑多因素扰动损伤页岩井壁破裂压力计算 |
| 5.2.5 页岩井壁失稳预警系统 |
| 5.3 水化损伤井壁失稳周期确定 |
| 5.3.1 页岩水化损伤变量确定 |
| 5.3.2 页岩井壁坍塌周期的确定 |
| 5.3.3 计算程序 |
| 5.3.4 实例分析 |
| 5.4 钻井液强化井壁技术 |
| 5.4.1 钻井液强化井壁机理 |
| 5.4.2 室内试验与配方优选 |
| 5.4.3 现场应用及效果评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果及获得的荣誉 |
| 致谢 |
（6）层理地层各向异性对井壁稳定性的影响规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 岩石层理性特征及其对井壁稳定性影响的实验研究 |
| 1.3.2 地层各向异性井壁稳定模型研究 |
| 1.3.3 多孔弹性耦合井壁稳定模型研究 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 研究方法 |
| 1.6 研究技术路线 |
| 1.7 主要创新点 |
| 第2章 层理地层强度各向异性对井壁稳定的影响 |
| 2.1 强度各向异性实验与破坏准则 |
| 2.2 井壁稳定理论模型建立 |
| 2.2.1 坐标系转换关系 |
| 2.2.2 井周应力求解 |
| 2.2.3 破坏准则 |
| 2.3 模型适用性研究 |
| 2.3.1 其它理论模型 |
| 2.3.2 模型计算 |
| 2.3.3 实际工程应用对比 |
| 2.4 安全泥浆密度窗口优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 层理地层弹性各向异性对井壁稳定的影响 |
| 3.1 弹性各向异性理论模型建立 |
| 3.1.1 材料特性与坐标系转换 |
| 3.1.2 控制方程 |
| 3.1.3 边界条件与应力解 |
| 3.2 井壁应力与破坏分析 |
| 3.2.1 井周应力分布特征 |
| 3.2.2 坍塌区域特征 |
| 3.2.3 坍塌压力特征 |
| 3.3 井周应力分布数值计算 |
| 3.3.1 FLAC3D数值方法简介 |
| 3.3.2 仿真模型搭建 |
| 3.3.3 数值模拟与理论解对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 流-固耦合下渗透各向异性对井壁稳定的影响 |
| 4.1 孔隙弹性流-固耦合模型 |
| 4.1.1 孔隙弹性流-固耦合控制方程 |
| 4.1.2 斜井问题描述与载荷分解 |
| 4.1.3 各问题求解 |
| 4.2 各向异性渗透模型 |
| 4.3 模型计算分析与讨论 |
| 4.3.1 模型计算方法 |
| 4.3.2 输入数据、井周渗透系数变化 |
| 4.3.3 各向异性渗透对井壁稳定的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 热-流-固耦合下传热各向异性对井壁稳定的影响 |
| 5.1 孔隙弹性热-流-固耦合模型 |
| 5.1.1 孔隙弹性热-流-固耦合控制方程 |
| 5.1.2 斜井井周应力解 |
| 5.1.3 拉普拉斯变换域与时间域的解 |
| 5.2 各向异性渗透、传热模型计算 |
| 5.2.1 当量热传导系数 |
| 5.2.2 编程计算流程 |
| 5.2.3 模型计算参数设置 |
| 5.3 各向异性渗透、传热对井壁稳定的影响 |
| 5.3.1 对井周温度、应力场的影响 |
| 5.3.2 对坍塌区域的影响 |
| 5.3.3 对坍塌压力、破裂压力的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表论文情况 |
（8）含有结构面干热岩井筒变形破坏规律模拟分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 干热岩钻井工程现状 |
| 1.2.2 高温高压井筒变形破坏研究方法 |
| 1.2.3 高温高压下井筒变形破坏规律 |
| 1.3 研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 干热岩地质结构分析及物理力学特性 |
| 2.1 干热岩的地质结构 |
| 2.1.1 干热岩的成因类型 |
| 2.1.2 干热岩的地质构造 |
| 2.2 结构面地质模型的建立 |
| 2.2.1 结构面的识别 |
| 2.2.2 结构面的测量要素 |
| 2.2.3 干热岩结构面的表征 |
| 2.2.4 室内试验地质模型构建 |
| 2.3 干热岩的物理力学特性 |
| 2.3.1 物理特性 |
| 2.3.2 力学特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于热弹塑性理论的含结构面井筒变形破坏规律的数值试验研究 |
| 3.1 热力耦合作用下井筒弹塑性变形分析理论 |
| 3.1.1 井筒热弹性受力分析 |
| 3.1.2 岩石的强度准则 |
| 3.1.3 含结构面岩石强度准则 |
| 3.1.4 坍塌压力 |
| 3.1.5 损伤区域的判定准则 |
| 3.2 基于COMSOL多场耦合的数值试验方法 |
| 3.2.1 COMSOL软件简介 |
| 3.2.2 物理模型的建立与有限元网格剖分 |
| 3.2.3 岩体和结构面物理力学参数 |
| 3.2.4 边界条件 |
| 3.2.5 数值试验方案设计 |
| 3.2.6 监测线的布置 |
| 3.3 不同条件下含结构面干热岩钻孔变形规律分析 |
| 3.3.1 不同温度下钻孔变形规律 |
| 3.3.2 不同应力状态下钻孔变形规律 |
| 3.3.3 不同井径下钻孔变形规律 |
| 3.3.4 不同结构面厚度下钻孔变形规律 |
| 3.3.5 不同结构面倾角下钻孔变形规律 |
| 3.3.6 裂隙条数对钻孔变形的影响规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于热粘弹性理论的含结构面井筒变形破坏规律数值试验研究 |
| 4.1 热力耦合作用下井筒粘弹性变形分析理论 |
| 4.1.1 井筒热粘弹性力学模型 |
| 4.1.2 岩石强度准则 |
| 4.1.3 损伤区域判定准则 |
| 4.2 基于COMSOL多场耦合的数值试验方法 |
| 4.2.1 物理模型的建立与有限元网格剖分 |
| 4.2.2 岩体和结构面物理力学参数 |
| 4.2.3 边界条件 |
| 4.2.4 数值试验方案设计 |
| 4.2.5 监测线的布置 |
| 4.3 不同条件下含结构面干热岩钻孔变形规律分析 |
| 4.3.1 不同温度下钻孔变形规律 |
| 4.3.2 不同应力状态下钻孔变形规律 |
| 4.3.3 不同井径下钻孔变形规律 |
| 4.3.4 不同结构面厚度下钻孔变形规律 |
| 4.3.5 不同结构面倾角下钻孔变形规律 |
| 4.3.6 裂隙条数对钻孔变形的影响规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 热力耦合作用下含结构面干热岩井筒围岩损伤破坏研究 |
| 5.1 不同温度下钻孔围岩损伤区域分布 |
| 5.1.1 损伤区域 |
| 5.1.2 损伤半径 |
| 5.1.3 损伤体积比 |
| 5.2 不同应力水平下钻孔围岩损伤区域分布 |
| 5.2.1 损伤区域 |
| 5.2.2 损伤半径 |
| 5.2.3 损伤体积比 |
| 5.3 不同井径下钻孔围岩损伤区域分布 |
| 5.3.1 损伤区域 |
| 5.3.2 损伤半径 |
| 5.3.3 损伤体积比 |
| 5.4 不同结构面厚度下钻孔围岩损伤区域分布 |
| 5.4.1 损伤区域 |
| 5.4.2 损伤半径 |
| 5.4.3 损伤体积比 |
| 5.5 不同结构面倾角下钻孔围岩损伤区域分布 |
| 5.5.1 损伤区域 |
| 5.5.2 损伤半径 |
| 5.5.3 损伤体积比 |
| 5.6 不同裂隙条数下钻孔围岩损伤区域分布 |
| 5.6.1 损伤区域 |
| 5.6.2 损伤半径 |
| 5.6.3 损伤体积比 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文结论 |
| 6.2 论文不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果 |
（9）长宁页岩气水平井三压力剖面的建立及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 孔隙压力和地应力研究现状 |
| 1.2.2 坍塌压力和破裂压力及井壁稳定性研究现状 |
| 1.3 研究内容、技术路线及创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第2章 长宁井区地质概况 |
| 2.1 区域构造背景和基本特征 |
| 2.2 地层特征 |
| 第3章 页岩水平井地应力计算模型建立 |
| 3.1 页岩岩石力学特性 |
| 3.1.1 页岩岩石力学参数实验分析 |
| 3.1.2 岩石力学参数测井计算 |
| 3.1.3 动静态岩石力学参数转换 |
| 3.1.4 工区岩石力学参数计算实例分析 |
| 3.2 页岩地层孔隙压力的测井解释方法 |
| 3.2.1 斜深校正和上覆岩层压力计算 |
| 3.2.2 孔隙压力计算方法概述 |
| 3.2.3 孔隙压力计算方法优选 |
| 3.3 页岩水平地应力计算模型 |
| 3.3.1 水平地应力计算常见模型 |
| 3.3.2 页岩TIV水平地应力计算模型的建立 |
| 第4章 页岩水平井井壁稳定性评价模型 |
| 4.1 任意斜井井壁围岩应力分布 |
| 4.1.1 井周坐标关系 |
| 4.1.2 井周应力分布模型 |
| 4.1.3 井壁主应力状态分析 |
| 4.2 井壁失稳破坏模式与井壁破坏准则 |
| 4.2.1 井壁失稳破坏模式 |
| 4.2.2 岩石强度破坏准则 |
| 4.3 水平井井眼坍塌位置角和破裂位置角的确定 |
| 4.3.1 特殊位置分析法 |
| 4.3.2 数值分析法 |
| 4.4 水平井坍塌压力和破裂压力计算模型 |
| 4.4.1 井壁坍塌压力计算模型 |
| 4.4.2 井壁破裂压力计算模型 |
| 4.4.3 含弱面地层水平井坍塌压力计算模型 |
| 4.4.4 坍塌压力模型和破裂压力的求解 |
| 4.5 破坏准则选取及井眼稳定性分析 |
| 4.5.1 破坏准则选取及井眼轨迹优化 |
| 4.5.2 层理面产状对页岩井眼轨迹方位的影响 |
| 第5章 页岩水平井坍塌压力和破裂压力影响因素分析 |
| 5.1 不同断层页岩水平井坍塌压力影响因素分析 |
| 5.2 不同断层页岩水平井破裂压力影响因素分析 |
| 5.3 不同断层页岩水平井安全钻井液密度窗口影响因素分析 |
| 5.3.1 水平地应力比 |
| 5.3.2 泊松比 |
| 5.3.3 内聚力 |
| 5.3.4 内摩擦角 |
| 5.3.5 孔隙压力 |
| 第6章 软件研制及其在长宁地区的应用 |
| 6.1 软件设计流程 |
| 6.2 软件主要模块功能及使用介绍 |
| 6.2.1 页岩TIV水平地应力计算模块SWPU-SH12A |
| 6.2.2 页岩岩石力学、地应力和三压力等参数计算模块SWPU-9P-MW |
| 6.3 在页岩水平井钻井的应用及效果分析 |
| 6.3.1 页岩地应力解释及地层各向异性分析 |
| 6.3.2 页岩水平井三压力剖面的建立及井壁稳定性分析 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（10）弱面控制型页岩储层垮塌机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 前言 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 井壁稳定国外研究现状 |
| 1.2.2 井壁稳定国内研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 主要研究内容与研究方法 |
| 第2章 页岩储层岩石力学性质测试 |
| 2.1 实验前的准备 |
| 2.1.1 岩样制备 |
| 2.1.2 实验参数计算方法 |
| 2.1.3 实验装置 |
| 2.2 页岩单轴强度实验 |
| 2.2.1 实验方案 |
| 2.2.2 实验步骤 |
| 2.2.3 实验结果分析 |
| 2.3 页岩常规三轴实验 |
| 2.3.1 实验方案 |
| 2.3.2 实验步骤 |
| 2.3.3 实验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 弱面控制型页岩坍塌压力模型研究 |
| 3.1 斜井的井眼周围应力分布 |
| 3.1.1 井眼周围应力分布模型 |
| 3.1.2 井眼周围主应力状态 |
| 3.2 页岩井壁坍塌压力预测模型 |
| 3.2.1 页岩弱面的破坏条件 |
| 3.2.2 直井的坍塌压力 |
| 3.2.3 水平井的坍塌压力 |
| 3.2.4 斜井的坍塌压力 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 页岩储层井壁坍塌风险预测 |
| 4.1 宁201井区概况 |
| 4.1.1 宁201井区构造特征 |
| 4.1.2 宁201井区储层特征 |
| 4.2 宁201井区地层压力与地应力分析 |
| 4.2.1 宁201井区地层压力特征 |
| 4.2.2 宁201井区地应力特征 |
| 4.3 页岩气水平井段坍塌压力计算 |
| 4.4 不同因素对坍塌压力的影响 |
| 4.4.1 井眼轨迹对坍塌压力的影响 |
| 4.4.2 地应力状态对坍塌压力的影响 |
| 4.4.3 层理面倾角对坍塌压力的影响 |
| 4.4.4 其它因素对坍塌压力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、岩石软弱面产状对井壁稳定性的影响（论文参考文献）
- [1]层理性页岩气储层井壁稳定性评估[D]. 孙岩. 长江大学, 2021
- [2]层理地层基质与弱面坍塌失稳规律分析[J]. 刘海龙,谢涛,张磊,曹文科,高佳佳. 西南石油大学学报(自然科学版), 2021(02)
- [3]北特鲁瓦地区裂缝性碳酸盐岩地层井壁稳定性研究[J]. 张艳娜,韩正波,孔璐琳,陈强,刘厚彬. 特种油气藏, 2021(01)
- [4]深层脆性页岩力学性能及井壁稳定性研究[J]. 韩正波,刘厚彬,张靖涛,杨华建,沈欣宇,阳强. 特种油气藏, 2020(05)
- [5]页岩井壁多因素扰动细观损伤特性及稳定性研究[D]. 折海成. 西安理工大学, 2020(01)
- [6]层理地层各向异性对井壁稳定性的影响规律研究[D]. 丁立钦. 中国地质大学(北京), 2020(04)
- [7]力化耦合作用下的层理性页岩气水平井井壁失稳研究[J]. 邓媛,何世明,邓祥华,彭远春,何世云,汤明. 石油钻探技术, 2020(01)
- [8]含有结构面干热岩井筒变形破坏规律模拟分析[D]. 熊贵明. 太原理工大学, 2019(08)
- [9]长宁页岩气水平井三压力剖面的建立及应用[D]. 史亚红. 西南石油大学, 2019(06)
- [10]弱面控制型页岩储层垮塌机理研究[D]. 廖明豪. 中国石油大学(北京), 2019(02)