钻井过程中井筒裂缝动态扩展规律研究

作者：张磊,谢涛,张羽臣,窦蓬,刘海龙

摘要：为了搞清井筒裂缝的动态扩展规律,针对渤海湾渤中区域东营组硬脆性泥岩地层微裂缝漏失问题,利用有限元数值模拟法,建立了裂缝动态扩展与井筒压力、地层岩石力学参数的有限元模型,分析了单条裂缝与成组裂缝的延伸长度、宽度、沿裂缝应力分布随压差及初始裂缝长度的变化规律。结果表明,随着井筒压差的增加,裂缝尖端位置处的等效应力约呈0.78 MPa/MPa的趋势增加,井壁裂缝宽度约呈0.01 mm/MPa的趋势增加;随着初始裂缝长度的增加,裂缝尖端处的有效应力约呈0.06 MPa/mm的趋势增加,井壁裂缝宽度约呈0.003 mm/mm的趋势增加,裂缝初始延伸所需的井筒压差逐渐降低。与单条裂缝相比,成组裂缝宽度及延伸长度变化幅度更大。以渤中区域某深井3000 m处漏失情况为例开展模拟,得到漏失处井筒正压差3.9 MPa,裂缝宽度增加80μm,堵漏时综合考虑井筒压差产生的裂缝宽度变化与地层原有裂缝宽度的尺寸,对堵漏材料颗粒进行设计。该成果对工程实际具有一定指导意义。

发文机构：中海石油（中国）有限公司天津分公司

关键词：裂缝扩展有限元井筒压差初始裂缝长度临界断裂能量progress of fracturefinite elementwellbore pressure differenceinitial fracture lengthcritical fracture energy

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