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套管错断井断口岩体损伤块度数字模型

作　者: 刘国勇
导　师: 艾池
学　校: 大庆石油学院
专　业: 油气井工程
关键词: 套管错断岩体损伤块度数学模型
分类号: TU452
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前,国内外许多油田经过长期的注水开发后,套损井的数量逐年增加,而套管错断是套管损坏的主要类型之一。套管错断后,断口周围岩体将发生损伤破坏,在地层流体的作用下,岩体碎块通过套管错断口进入井内,堵塞井筒,严重的会出现井口吐岩块,影响油田的正常生产,但现有的修井施工工艺并不能妥善解决套管错断井中岩块的堆积问题。本文基于错断口岩体损伤力学模型和损伤岩体声波传播特征,建立了计算岩体损伤块度的数学模型,更准确的描述了套管错断口岩块大小的分布规律,为套管错断井快速高效修复提供技术支持,同时也丰富了岩石力学的研究手段。首先,分析了套管错断井断口周围岩体的变形特征,应用损伤力学理论,深入地研究了套管错断井断口周围岩体的损伤现象,分析了错断口岩体的损伤机理。其次,根据岩体的破坏准则,考虑渗流作用下高压流体对错断口井壁岩体稳定性的影响,以及不同损伤程度岩体力学参数的不同,将错断口井壁岩体划分为破坏区、损伤区和弹性区三个区域,建立套管错断口岩体损伤力学模型,得出不同损伤区域内径向应力与切向应力分布,推导出错断口岩体的破坏半径方程,完成对井壁周围岩体损伤范围的预测,并对其破坏区半径影响因素进行了分析,更为真实地描述了在高压流体作用下套管错断口井壁失稳破坏状况。最后,基于损伤岩体声学特性与概率论原理,应用分形几何理论建立岩体损伤块度计算模型,由此可根据套管错断口大小判断进入井筒内的破碎岩块的大小和体积,从而为套管错断井修井方案的制定提供参考依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
前言  9-13
  1 选题的背景与意义  9
  2 研究现状  9-11
  3 论文研究内容  11
  4 研究思路  11-13
第一章岩体损伤力学基础  13-20
  1.1 岩体损伤力学的提出  13-14
  1.2 岩体损伤变量  14-16
  1.3 等效性假设原理  16-18
  1.4 岩体损伤本构方程  18-20
第二章套管错断口岩体损伤机理研究  20-32
  2.1 错断口岩体破坏准则  20-22
  2.2 浸水泥岩力学特性研究  22-26
    2.2.1 泥岩一般特点  23-24
    2.2.2 浸水泥岩力学特性分析  24-26
  2.3 井壁岩体损伤机理研究  26-32
    2.3.1 井壁岩体应变特性  26-27
    2.3.2 孔隙流体作用下岩体变形特征  27-29
    2.3.3 井壁岩体的损伤破碎机理  29-32
第三章错断口岩体损伤力学模型研究  32-44
  3.1 孔隙压力作用下井壁平衡微分方程建立  32-34
  3.2 孔隙压力作用下错断口岩体损伤力学模型研究  34-38
    3.2.1 错断口岩体弹性力学分析  35
    3.2.2 不同损伤程度岩体应力计算分析  35-38
    3.2.3 错断口岩体损伤破碎范围分析  38
  3.3 错断口岩体损伤破碎相关计算  38-40
  3.4 错断口岩体损伤破碎半径计算结果分析  40-44
    3.4.1 注水井错断口岩体损伤破碎半径计算结果分析  40-42
    3.4.2 采油井错断口岩体损伤破碎半径计算结果分析  42-44
第四章错断口岩体损伤块度模型研究  44-59
  4.1 分形理论概述  44-47
    4.1.1 分形几何的定义及特征  44-46
    4.1.2 分形维数  46-47
  4.2 破碎岩体块度分形维数计算模型研究  47-56
    4.2.1 岩体破碎后块度形成的分形描述  48-51
    4.2.2 岩体损伤破碎块度分布分形维数计算  51-56
  4.3 岩体损伤块度模型研究的综合应用  56-59
    4.3.1 岩体损伤破碎块度分维数计算  56-57
    4.3.2 岩体损伤破碎块度分布规律  57-59
结论  59-60
参考文献  60-63
发表文章目录  63-64
致谢  64-65
详细摘要  65-72

套管错断井断口岩体损伤块度数字模型

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