<储层地质力学>斜井井周应力分布与雁列状裂纹产生机理

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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。