<储层地质力学>斜井井周应力分布与雁列状裂纹产生机理
当井眼轴向与任意地应力方向平行时(直井或水平井),容易根据井壁崩落或钻井诱导缝判断地应力方位,但对于斜井,井壁崩落与钻井诱导缝方位与地应力方位存在一定的夹角,难以直观的反演出地应力方位。下面对斜井井周钻井诱导缝特征、产生机理进行介绍,如下图所示,斜井井壁任意一点上的最小主应力与井眼轴线存在一定夹角,而裂缝的产生一般在垂直最小主应力方向,造成井周钻井诱导缝与井周轴线、地应力方位之间存在较为的复杂的空间关系。
当井内液柱压力与地层压力相同时,斜井某深度的横截面的三大主应力变化如下图所示,横坐标0°表示水平最大地应力方向,从图中可以看到θtmin取得最小值的位置与水平最大地应力方位成一定夹角,说明钻井诱导缝不会发生在水平最大地应力方位。
进一步分析不同轨迹的井眼井周最大周向应力的云图,如下图所示,上面是直井段井筒横截面的周向应力云图,下面是斜井段井筒横截面的周向应力云图,可以看到周向应力集中的方位发生改变,说明井壁崩落方位随井眼轨迹改变。
以上是斜井井周应力分布的基本概念,下面进入正题,成像测井资料常显示井周形成如下图所示的裂纹,小编采用有道词典翻译为雁列状裂纹,大概意思应该是像一群在空中飞行的大雁排成的形状,这种裂纹是如何形成的呢?Zoback院士在视频和他的书中给出了答案,感兴趣的读者可自行观看或联系小编微 信获取答案。
着重介绍下雁列状钻井诱导缝的特征,如下图所示,一定长度的裂缝与井眼轴线成一定夹角,左右对称,上下成排的排列,这种形式背后,有清晰的形成机理。
要得到斜井的井周应力分布,应该进行一系列的坐标转换,首先将地应力转换到大地坐标系下,然后再转换到井眼直角坐标系下,最后因为采用极坐标的方式可以方便的表示井周应力分布,还需将井眼直角坐标系下的应力转换到井眼极坐标系下;最后由于强度准则等判别模型,通常用主应力的形式表示,还应该将井眼极坐标系下的应力转换为井周主应力,转换过程及转换矩阵如下图所示。
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首次发布时间:2024-05-07
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