井壁穩定的案例
不同方位和井斜角（斜井）井眼井壁穩定研究巧妙處理方法
通常情況下，井壁穩定研究所用的模型為直井或水平井，斜井相關模擬極少，原因之一就是建模較不容易，網格劃分質量不行。
為此，本文給出了巧妙處理方法用以解決該問題。
考慮到前期已近給出了直井或水平井相關視頻教程，本教程中講解不清晰的地方可參考前期井壁穩定模擬相關具體操作。
本模擬采用的是ABAQUS2016版本
網址：不同方位和井斜角（斜井）井眼井壁穩定研究巧妙處理方法
基于ABAQUS平臺進行井壁穩定模擬過程中井眼的處理技巧 ￥5
基于ABAQUS平臺進行井壁穩定模擬過程中首先需要地應力平衡。眾所周知，地應力平衡還原的是地層尚未受人為影響時的初始狀態，那么井眼如何處理變得至關重要，本帖就針對如何處理井眼進行說明。
首先需要指出的是，這里有兩種方法直接或間接的處理井眼：①直接預制井眼和②模擬過程中模擬鉆井形成井眼。由于之前已出過關于方法①的設置方法，且方法①的建模也很簡單。因此本文主要針對方法②進行建模和設置說明。
另外，本文側重于介紹兩種方法，不側重于井壁穩定載荷、邊界條件、初始條件、材料參數的設置等，這些內容在本文之前發布的視頻教程中已詳細介紹過。
方法①直接預制井眼
方法②：扣除法
地應力平衡分析步中模型如下圖
井壁穩定模擬分析步中，模型會變為
展開 頁巖鉆井液鉆井井壁穩定性分析案例
以上各方程之間相互耦合，探討滲流壓力、溫度應力、水分濃度對井壁穩定性影響。井壁的穩定性與傾角、地應力及鉆井液的壓力具有關系，巖層的彈性模量、泊松比與內摩擦角與內聚力均與含水率有關。
物理場方程
鉆井液壓力分布
徑向應力
塑性區域
斜井鉆井液壓力
comsol井壁穩定，柱坐標系下井周應力求解
井壁穩定，井周應力分析
基于ABAQUS開展陸地和海洋油氣開采過程地質力學相關問題模擬時的區別 ￥2
海洋油氣開發井壁穩定模型
陸地油氣開發井壁穩定模型
本文針對這兩種情況下的載荷Load的情況進行介紹
ABAQUS油氣開發相關地質力學分析的地應力平衡方法
本文就基于油氣鉆采過程中幾個常見案例介紹了地應力平衡的方法
不局限于這幾個模型，以后想到什么模型或者您需要什么模型都可以告訴我幫您更新
一、井壁穩定平面應變模型
二、井壁穩定3D薄層模型
三、地層沉降軸對稱模型
四、地層沉降和穩定性分析厚層3D模型
五、海底滑坡3D模型
六、套管+地層的井眼完整性分析模型
詳情見https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14877
SciFEA—石油行業應用解決方案
軟化巖石井眼穩定性計算和分析
中石油鉆井研究院為了在一定程度上解決、緩解油田鉆井過程由井眼穩定問題帶來的經濟及社會效益的損失，委托北京超算科技有限公司開展井眼穩定計算和分析軟件研制工作。
軟件要求考慮應變軟化模型、采用無限元考慮井筒和地層尺寸的差異，同時需要運用弧長法計算模擬井壁開挖后的平衡路徑曲線。計算表明：采用力學穩定性計算理論可以分析巖石開挖過程的的臨界載荷，通過計算不同的脆度可以得到不同的臨界載荷；隨著巖石脆度的增大，井壁的臨界坍塌壓力會隨之降低，巖石脆度是影響井壁穩定性的重要指標；巖石的摩擦角的降低，井壁的臨界坍塌壓力會隨之降低，影響摩擦角的物理化學作用將影響井壁的穩定性。（轉）
展開 DrillWorks——地層孔隙壓力和破裂壓力預測和分析工具
軟件配備的“用戶定義方法”及“用戶定義程序”極大地擴展了這套系統的功能，使之得以處理井壁穩定和巖石力學的分析，而這些方面的分析因為斜井、大位 移井的出現，變得越來越重要。
鉆井的血液—泥漿
由于鉆井液的流變性與攜巖、井壁穩定、提高機械鉆速和環空水力參數計算等一系列鉆井工作密切相關，因此它是鉆井液最重要的性能之一。
3)鉆井液的濾失造壁性
在鉆井過程中，當鉆頭鉆過滲透性地層時，由于鉆井液的液柱壓力一般總是大于地層孔隙壓力，在壓差作用下，鉆井液的液體便會滲入地層，這種特性常稱為鉆井液的濾失性(Filtration Properties Fluids)。在液體發生滲濾的同時，鉆井液中的固相顆粒會附著并沉積在井壁上形成一層泥餅(Mud Cake)。隨著泥餅的逐漸加重以及在壓差作用下被壓實，針對裸眼井壁有效地起到穩定和保護作用，這就是鉆井液的所謂造壁性。
由于泥餅的滲透率遠遠小于地層的滲透率，因而形成的泥餅還可以有效地阻止鉆井液中的固相和濾液繼續侵入地層。在鉆井液工藝中，通常用一個重要參數—濾失量(Water Loss or Foltration Rate)來表征鉆井油液的滲濾速率。
鉆井液的選用標準
鉆井液是鉆井的“血液”，在鉆井作業中起著非常重要的作用。因此對鉆井液要求很高，主要有四個方面：
1）鉆井循環的要求
鉆井循環對鉆井液的要求是泵壓低(粘度低)，攜砂能力強(動切力高)，啟動泵壓低(靜切力低)，潤滑性能好，摩擦力低，磨損小(固體顆粒少)。
2）要保持井眼的穩定
鉆穿的地層要用鉆井液的壓力柱與地層壓力取得平衡，鉆井液密度穩定；鉆井油氣層時要靠鉆井液的壓力柱來平衡油氣的壓力要求鉆井液密度適當。要求鉆井液有克服不穩定地層的性能，例如泥巖吸水膨脹造成井眼收縮；礫巖、火山巖遇水造成跨塌，鹽巖遇水而形成溶洞等，即要求有不同性質的鉆井液。
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油氣開發過程中，地層的應力狀態和井壁穩定性、井軌跡優化、水力壓裂裂縫的擴展、套管損毀等密切相關。因此構建相關數值模型，可以對開發環節起到重要的指導作用，降低風險，提高經濟效益。
Abaqus——油氣行業的“制勝秘籍”
巖石力學貫穿了整個石油工業勘探與開發的全過程。Abaqus軟件在巖石力學模擬方面，提供了其它通用和專業軟件都無法比擬的諸多優勢：
01
豐富的巖石（土）本構模型
Abaqus具有非常豐富的巖石（土）材料本構模型，包括線彈性模型、多孔彈性模型，以及多個塑性本構模型：
另外，Abaqus提供了開放、靈活的二次開發平臺，通過用戶子程序可以編寫所需的材料本構模型。
02
動態地應力分析
隨著油氣的開采，孔隙壓力的變遷導致地應力發生改變，這些變化反過來又影響油氣的流動。開采引起的地應力改變會導致地層發生沉降，斷層激活，套管完整性受到影響等。Abaqus通過讀入油藏開采引起的孔壓變化，進行多孔介質流固耦合分析，計算地應力變化。
展開 Abaqus培訓丨達索系統油氣行業名師面對面
油氣開發過程中，地層的應力狀態和井壁穩定性、井軌跡優化、水力壓裂裂縫的擴展、套管損毀等密切相關。因此構建相關數值模型，可以對開發環節起到重要的指導作用，降低風險，提高經濟效益。
Abaqus——油氣行業的“制勝秘籍”
巖石力學貫穿了整個石油工業勘探與開發的全過程。Abaqus軟件在巖石力學模擬方面，提供了其它通用和專業軟件都無法比擬的諸多優勢：
01
豐富的巖石（土）本構模型
Abaqus具有非常豐富的巖石（土）材料本構模型，包括線彈性模型、多孔彈性模型，以及多個塑性本構模型：
另外，Abaqus提供了開放、靈活的二次開發平臺，通過用戶子程序可以編寫所需的材料本構模型。
02
動態地應力分析
隨著油氣的開采，孔隙壓力的變遷導致地應力發生改變，這些變化反過來又影響油氣的流動。開采引起的地應力改變會導致地層發生沉降，斷層激活，套管完整性受到影響等。Abaqus通過讀入油藏開采引起的孔壓變化，進行多孔介質流固耦合分析，計算地應力變化。
展開 
COMSOL井筒井壁模型匯總
很久沒有發帖了，在此給大家拜個晚年，今天的帖子是井筒井壁模型的一個匯總，其中， 8-12模型，我也沒有，只是展示一下。1和2模型，我還在洽談采購中，希望能給大家一點幫助。世間資源太分散，我也無力得到所有模型，也買不起那么多，我自己，早就破產過無數回，現在窮的叮當響，我都已經花了10萬多了。資源整合這件事不好干，大自然的搬運工，說起來很美好，但是做起來很難。只是希望大家不要討厭我，就行了。
1、COMSOL井壁周圍環向應力與徑向應力
2021年12月17日927
本案例考察不同地應力下井壁周圍環向應力與徑向應力分布，同時考慮孔隙水壓對圍巖應力分布影響。comsol后處理中并不能直接得到環向應力與徑向應力，需要通過x、y方向應力轉化得到。具體結果如下，從圖中可以看到不同的水平、垂直地應力大小，會產生不同的應力分布。在井壁周圍，徑向應力最小，環向應力與von Mises屈服應力最大。此案例僅考慮水壓對應力影響，后續還可以考慮溫度、損傷對其影響。
2、COMSOL模擬流固耦合井筒周圍應力分布
此案列介紹在井筒壁周圍施加徑向荷載(孔壓和地應力），分析其徑向應力、環向應力以及孔壓變化，附有詳細的建模說明書，有需要的請聯系我。
3、利用COMSOL進行直井井眼圍巖應力分析
鉆井過程中的井壁失穩是一個普遍性難題，特別是在新地區的勘探井、深井和超深井中，常常由于無法掌握井下地層的組成與特性,鉆井、鉆井液技術與地層不匹配，造成井眼嚴重失穩，從而導致卡鉆、劃眼，泥包鉆頭等各種復雜事故，甚至使油井報廢。
從巖石力學的觀點研究鉆井過程中的井壁穩定，利用已測室內試驗得到的巖石力學參數，在COMSOL有限元數值模擬軟件基礎上建立井壁模型，揭示鉆井過程井眼圍巖應力分布，為防止井壁失穩提供依據和指導。
展開 工程地質巖芯編錄
表3.3.4-1 碎石土密實度劃分（一）
重型圓錐動力觸探錘擊數
N63.5
N63.5＞20
10＜N63.5≤20
5＜N63.5≤10
N63.5≤5
密實度
密實
中密
稍密
松散
表3.3.4-2 碎石土密實度劃分（二）
超重型圓錐動力觸探錘擊數
N120
N120＞11
6＜N120≤11
3＜N120≤6
N120≤3
密實度
密實
中密
稍密
松散
表3.3.4-3 碎石土密實度野外鑒別
密實度
骨架顆粒含量和排列
可挖性
可鉆性
密實
骨架顆粒質量大于總質量的70%，呈交錯排列，連續接觸
鍬鎬挖掘困難，用撬棍方能松動，井壁穩定。
鉆進極困難。鉆探時，鉆具跳動劇烈，孔壁較穩定。
中密
骨架顆粒質量大于總質量的60%～70%，呈交錯排列，大部分接觸
鍬鎬可挖掘，井壁有掉塊現象。井壁取出大顆粒處，能保持顆粒凹面形狀。
鉆進較難。鉆探時鉆具跳動不劇烈，孔壁有坍塌現象。
稍密
骨架顆粒質量大于總質量的55%～60%，排列混亂，大部分不接觸
鍬鎬可挖掘，井壁易坍塌，從井壁取出大顆粒后，立即坍塌
鉆進較容易。鉆探時，鉆具稍有跳動，孔壁易坍塌。
松散
骨架顆粒質量小于總質量的55%，排列十分混亂，絕大部分不接觸
鍬鎬可挖掘，井壁極易坍塌
鉆進很容易。鉆探時，鉆具無跳動，孔壁極易坍塌。
★ 描述范例：
卵石：灰褐色，飽和，密實。卵石母巖以砂巖為主、少量花崗巖，呈亞圓狀，質硬，粒徑60~80mm，最大120mm，含量約60%，間隙充填石英砂及粘性土。
展開 關于鉆井,你想了解的都在這…
由于鉆井液的流變性與攜巖、井壁穩定、提高機械鉆速和環空水力參數計算等一系列鉆井工作密切相關，因此它是鉆井液最重要的性能之一。
3)鉆井液的濾失造壁性
在鉆井過程中，當鉆頭鉆過滲透性地層時，由于鉆井液的液柱壓力一般總是大于地層孔隙壓力，在壓差作用下，鉆井液的液體便會滲入地層，這種特性常稱為鉆井液的濾失性(Filtration Properties Fluids)。在液體發生滲濾的同時，鉆井液中的固相顆粒會附著并沉積在井壁上形成一層泥餅(Mud Cake)。隨著泥餅的逐漸加重以及在壓差作用下被壓實，針對裸眼井壁有效地起到穩定和保護作用，這就是鉆井液的所謂造壁性。
由于泥餅的滲透率遠遠小于地層的滲透率，因而形成的泥餅還可以有效地阻止鉆井液中的固相和濾液繼續侵入地層。在鉆井液工藝中，通常用一個重要參數—濾失量(Water Loss or Foltration Rate)來表征鉆井油液的滲濾速率。
鉆井液的選用標準
鉆井液是鉆井的“血液”，在鉆井作業中起著非常重要的作用。因此對鉆井液要求很高，主要有四個方面：
1）鉆井循環的要求
鉆井循環對鉆井液的要求是泵壓低(粘度低)，攜砂能力強(動切力高)，啟動泵壓低(靜切力低)，潤滑性能好，摩擦力低，磨損小(固體顆粒少)。
2）要保持井眼的穩定
鉆穿的地層要用鉆井液的壓力柱與地層壓力取得平衡，鉆井液密度穩定；鉆井油氣層時要靠鉆井液的壓力柱來平衡油氣的壓力要求鉆井液密度適當。要求鉆井液有克服不穩定地層的性能，例如泥巖吸水膨脹造成井眼收縮；礫巖、火山巖遇水造成跨塌，鹽巖遇水而形成溶洞等，即要求有不同性質的鉆井液。
展開 鉆井液技術的詳解
泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩定巖層。
旋轉鉆井初期，鉆井液的主要作用是把巖屑從井底攜帶至地面。目前，鉆井液被公認為至少有以下十種作用：
1）清潔井底，攜帶巖屑。保持井底清潔，避免鉆頭重復切削，減少磨損，提高效率。
2）冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度，減少鉆具磨損，提高鉆具的使用壽命。
3）平衡井壁巖石側壓力，在井壁形成濾餅，封閉和穩定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。
4）平衡（控制）地層壓力。防止井噴，井漏，防止地層流體對鉆井液的污染。
5）懸浮巖屑和加重劑。降低巖屑沉降速度，避免沉沙卡鉆。
6）在地面能沉除砂子和巖屑。
7）有效傳遞水力功率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率。
8）承受鉆桿和套管的部分重力。鉆井液對鉆具和套管的浮力，可減小起下鉆時起升系統的載荷。
9）提供所鉆地層的大量資料。利用鉆井液可進行電法測井，巖屑錄井等獲取井下資料。
10）水力破碎巖石。鉆井液通過噴嘴所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。
鉆井液的運用歷史
很久以前，人們鉆井通常是為了尋找水源，而不是石油。實際上，他們偶然間發現石油時很懊惱，因為它把水污染了！最初，鉆井是為了獲得淡水和海水，前者用于飲用、洗滌和灌溉；后者用作制鹽的原料。直到 19 世紀早期，由于工業化增加了對石油產品的需求，鉆井采油才逐漸普及。
有記載的最早的鉆井要追溯到公元前三世紀的中國。他們使用一種叫做繩式頓鉆鉆井的技術，實現方式是先使巨大的金屬鉆具下落，然后用一種管狀容器收集巖石的碎片。中國人在這項技術上比較領先，中國也被公認為是第一個在鉆探過程中有意使用流體的國家。此處所講的流體是指水。它能軟化巖石，從而使鉆具更容易穿透巖石，同時有助于清除被稱作鉆屑的巖石碎片。
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