井壁的案例
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 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 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
COMSOL井壁周圍環向應力與徑向應力
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。
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
workbench分析鉆柱與井壁的接觸碰撞行為
求workbench分析鉆柱與井壁接觸的動力學行為計算文件或算例！
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
沉井與沉箱的分類、構造、施工流程及優缺點比較
（2） 構造
箱體結構基本包括：井壁、刃腳、內隔墻、井孔凹槽、底板、頂蓋等。
a. 井壁
井壁是箱體的主要受力部位，必須具備一定的強度以承受井壁周圍的水、土壓力。此外，為克服下沉時的摩阻力，井壁須有一定的重量，其厚度一般為 0.3——2 m。
b. 刃腳
刃腳的作用為切土下沉，故必須有足夠的強度，以免破損。通常稱刃腳的底面為踏面，踏面的寬度依土層的軟硬及井壁重量、厚度而定，一般為 15——30 cm，刃腳側面的傾角通常為 45°——60°。刃腳高度一般應綜合考慮沉井封底方式、便于抽取刃腳下的墊木及土方開挖等方面。濕封底時高度大些，干封底時高度小些。其構造如圖 25-3 所示
c. 內墻、井孔
內墻為即為箱內縱橫設置的內隔墻，可提高箱體整體剛度。井壁與內墻，或者內墻和內墻間所夾的空間即為井孔。內墻間距一般不超 5——6 m，其厚度一般為 0.5——l m。
d. 凹槽
凹槽位于刃腳內側上方，目的在于更好的將井壁與底板混凝土連接。通常凹槽高度在 1m 左右，凹深 15——30 cm。
e. 底板
底板作用為防止地下水涌入抵抗基底地層反力，通常底板為兩層澆注的混凝土，下層為素混凝土，上層為鋼筋混凝土。
f. 底梁和框架
當不允許在大型沉井沉箱內設置內隔墻時，為保證箱體具有一定的剛度，可在底部增設底粱，或者在井壁不同深度處設置若干道由縱橫大梁構成的水平框架，以提高整體的剛度。
g. 頂蓋
頂蓋即為沉井封底后根據實際需要，井體頂端設置的板，通常為鋼筋混凝土或鋼結構。
（3） 施工流程
1.
展開 鉆井的血液—泥漿
然后再沿鉆柱與井壁（或套管）形成的環形空間向上流動，在到達地面后經排出管線流入泥漿池，再經各種固控設備進行處理后返回上水池，最后進入泥漿泵循環再用。鉆井液流經的各種管件、設備構成了一整套鉆井液循環系統。
鉆井液的功能
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） 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。
鉆井液的組成
1）水基鉆井液是由膨潤土(Bentonite)、水(或鹽水)、各種處理劑、加重材料以及鉆屑所組成的多項分散體系。其中膨潤土和鉆屑的平均密度均為2.6g/cm3，通常稱它們為低密度固相；而加重材料常被稱為高密度固相。
最常用的加重材料為API重晶石，其密度為4.2g/cm3。
展開 SciFEA—石油行業應用解決方案
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）
透徹！鉆井現場事故及復雜情況分析
在進行地層測試或井壁取心作業過程中，易發生壓差粘附。
2、壓差卡鉆（泥餅粘附卡鉆）：
鉆井中井下鉆具靜止不動時，鉆柱的一些部位在井下壓差作用下貼于井壁并與井壁泥餅粘合在一起而產生的卡鉆。也稱粘附卡鉆或泥餅卡鉆。鉆柱在鉆井液液柱壓力與地層壓力之差的作用下，緊貼在井壁上造成的卡鉆。
3、掉塊卡鉆：
由于地層、巖性破碎，泥漿護壁作用不明顯時隨著鉆桿的高速運動和旋轉極易造成掉塊卡鉆。
4、坍塌 Cave-in，Slough：
在泥巖、頁巖、膠結不好的礫巖或張開裂縫極為發育的井段內，因受泥漿浸泡，再加上井內泥漿柱高度或泥漿柱壓力不足，或鉆井泥包產生活塞抽汲作用，使井壁地層發生塌落的現象。
5、坍塌卡鉆：
由于鉆井液的失水量大，浸泡地層的時間長，鉆井液密度小，或起鉆未及時灌鉆井液以及抽汲作用使井壁產生坍塌而造成的卡鉆，由于井壁坍塌將鉆具埋住卡死。
6、短路循環卡鉆：
由于鉆井液短路循環，鉆頭干鉆造成的鉆柱被卡。
7、水泥卡鉆：
打完水泥塞后，沒有及時反洗井或上提管柱導致水泥固封將井下管柱卡住的現象。
8、套管變形卡鉆：
由于套管變形使井下管柱、工具等卡在套管內，用與井下管柱懸重相等或稍大一些的力不能正常起下作業的現象。
9、水垢卡鉆：
由于井內大量結垢，使井內管柱不能正常提出的現象。
10、套管卡鉆：
對井下情況掌握不準，誤將工具下過套管破損造成的卡鉆。
11、鋼絲卡鉆：
由于清蠟，測試等工作失誤，造成鋼絲落井，在打撈時，因判斷不準，打撈工具下得太深超過魚頂，至使鋼絲包裹鉆具，上提時鋼絲成團，造成卡鉆。
12、蠟卡鉆：
原油中的蠟質物質沉積在管壁上造成的卡鉆。
展開 
井下破巖過程計算機仿真分析
井下破巖過程計算機仿真分析
實際油井、氣井開采時，在幾千米的井下進行破巖是一件看不見、摸不著的過程，由于井壁有直井、斜井、分支井、水平井等多種形式，且巖層多種多樣，導致了研發工程師們需要為不同的油氣井類型制定不同的開采方案，并研制多種多樣的開采工具。一般來講，最常見的是旋進式鉆井過程，巖石在鉆頭的旋轉切割作用下被粉碎，然后在鉆井液的攜帶作用下被運送至數千米以上的地面。
今天以一種典型的井下造穴刀具為例，和大家探討破巖工具在破巖過程中的受力分析和優化的過程。
這個結構很簡單，刀柄與刀頭通過銷軸連接，不過內部有通道，從刀柄一直到刀頭的端部，是走泥漿或水的。初步鉆井完成后，采用此工具將指定部位直徑擴大，形成洞穴。
工具下井后，在水力反推作用下，刀頭折疊抵住井壁，刀柄旋轉，則刀頭部位的金剛石顆粒對井壁巖石開始切割，可以將直筒形狀的井壁切出一個很大的直徑，這種刀具適用于比較軟的巖層。
ABAQUS中提供了多種材料失效模式，我們根據巖石的材料特性定義材料模型，
由于切割過程中巖石不多脫落，刀頭與周邊巖石的表面及內部的任何部位都有可能接觸，因此需要定義整體模型的接觸關系：
計算時采用顯式分析方法，對刀柄施加一定的下壓力和轉速，便實現了刀具的旋轉和切割：
根據刀具的受力分布對刀具進行結構優化：
根據刀具表面的磨損情況在刀具表面焊接防磨涂層：
通過計算機仿真分析可以完成的工作有：
1、 判斷刀具的主要磨損區域，從而在磨損區域焊接抗磨材料，提高工具壽命；
2、 得到各零部件受力情況，從而控制井上鉆壓及轉盤扭矩，避免產生斷裂事故或塑變問題，因為工具斷裂是小事，但是打撈不上來廢掉的是一口井，是大事故；
3、 對刀具進行結構優化
此方法還可以解決沖擊、金屬切削、巖土爆破等工程問題。
展開 必看！鉆具組合知識基礎
它的防斜原理是在鉆頭以上的下部鉆柱上安裝一定數量的扶正器，以扶正合鉆鋌；提高下部鉆柱的剛度，減少其彎曲程度，以消除鉆頭的嚴重傾斜，使其能減小和限制由于鉆柱彎曲而產生的增斜力，同時扶正器能支撐在井壁上，抗衡地層自然造斜力，以達到控制井斜在最小范圍內變化的目的。
為了發揮滿眼鉆具的防斜作用，在鉆具上至少要有三個穩定點，除在靠近鉆頭處有一個扶正器外，其上面應再安放兩個扶正器才能保持有三點接觸井壁。如果只有兩點接觸，鉆柱就能循沿一條曲線，不能保證井眼的直線性。如果有三點接觸，就能保證井眼的直線性和限制鉆頭的橫向移動。
2、鐘擺鉆具組合
鐘擺鉆具是為了減少井斜角而設計的一種鉆具組合，是利用斜井內切點以下鉆鋌重量的橫向分力把鉆頭推向井壁低的一側，以達到逐漸減小井斜的效果。這個橫向分力如鐘擺一樣，所以稱之為“鐘擺力”，運用這個原理組合的鉆具稱為鐘擺鉆具。
3、塔式鉆具組合
塔式鉆具就是在鉆頭之上，使用幾段直徑自下而上逐漸減小，形如塔狀的鉆鋌組合。鉆鋌應不少于12根，這種防斜鉆具的特點就是底部鉆鋌重量大，剛度大，整個鉆鋌柱的重心低，穩定性好，能產生較大的鐘擺減斜力。在松軟地層，井徑易擴大，對于扶正器滿眼鉆具或扶正器鐘擺鉆具，由于其井徑與扶正器間隙值大，防斜效果差。
此外，塔式鉆具還有結構簡單，使用方便，不需要進行扶正器位置計算的優點，也不存在扶正器、方鉆鋌的磨損及修復等問題，但塔式鉆具也存在底部間隙小，易卡鉆，鉆鋌尺寸多，操作部方便等不足。塔式鉆具防斜效果的好壞，取決于鉆具的塔式組合。要求組合的重心低、底部鉆鋌直徑大、整個鉆鋌重量大、每一級鉆鋌尺寸差值小。
展開 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
固井技術詳解！！
一、固井概念
為了達到加固井壁，保證繼續安全鉆進，封隔油、氣和水層，保證勘探期間的分層測試及在整個開采過程中合理的油氣生產等目的而下入優質鋼管，并在井筒與鋼管環空充填好水泥的作業，稱為固井工程。
二、固井目的
1. 封隔易坍塌、易漏失的復雜地層，鞏固所鉆過的井眼，保證鉆井順利進行；
2. 提供安裝井口裝置的基礎，控制井口噴和保證井內泥漿出口高于泥漿池，以利鉆井液流回泥漿池；
3. 封隔油、氣、水層，防止不同壓力的油氣水層間互竄，為油氣的正常開采提供有利條件；
4.保護上部砂層中的淡水資源不受下部巖層中油、氣、鹽水等液體的污染；
5.油井投產后，為酸化壓裂進行增產措施創造了先決有利的條件；
三、固井步驟
1. 下套管
套管與鉆桿不同，是一次性下入的管材，沒有加厚部分，長度沒有嚴格規定。為保證固井質量和順利地下入套管，要做套管柱的結構設計。根據用途、地層預測壓力和套管下入深度設計套管的強度，確定套管的使用壁厚，鋼級和絲扣類型。
2. 注水泥
注水泥是套管下入井后的關鍵工序，其作用是將套管和井壁的環形空間封固起來，以封隔油氣水層，使套管成為油氣通向井中的通道。
3. 井口安裝和套管試壓
下套管注水泥之后，在水泥凝固期間就要安裝井口。表層套管的頂端要安套管頭的殼體。各層套管的頂端都掛在套管頭內，套管頭主要用來支撐技術套管和油層套管的重量，這對固井水泥未返至地面尤為重要。套管頭還用來密封套管間的環形空間，防止壓力互竄。套管頭還是防噴器、油管頭的過渡連接。陸地上使用的套管頭上還有兩個側口，可以進行補擠水泥、監控井況。注平衡液等作業。
4. 檢查固井質量
安裝好套管頭和接好防噴器及防噴管線后，要做套管頭密封的耐壓力檢查，和與防噴器聯接的密封試壓。
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