论文分享：深部裂缝性地层井壁失稳动态机制研究
摘要：由于裂缝性地层中存在高度离散的岩块以及广泛发育的天然裂缝，钻井过程中经常发生钻井液漏失和井壁失稳事故。同时，对于一些极强破碎地层，即使提高钻井液密度，井壁失稳情况也没有明显改善，甚至井壁坍塌会更加严重。
针对裂缝性地层中高度离散的岩块，目前研究主要采用离散元方法揭示裂缝性地层井壁失稳机制。然而，离散元方法更侧重于表征岩块之间的接触行为，难以有效描述裂缝性地层实际钻井过程中的多场耦合行为。因此，本文采用离散元方法与有限元方法相结合的建模方法，综合考虑裂缝和基质孔隙的双介质渗流效应，对不同破碎程度地层钻后井壁失稳开展数值模拟研究。
研究表明，随着地层破碎程度增加，井壁失稳情况更加严重。当破碎程度较低且天然裂缝产状处于井壁失稳风险范围内时，由于地层中离散岩块尺寸较大，井壁失稳主要源于离散岩块内部的二次破裂；而当地层破碎程度较高时，井周裂缝起裂主要取决于天然裂缝的开启，从而造成大量离散岩块剥落，并进一步导致井壁失稳。
提高井底压力可以有效抑制离散岩块的二次破裂。对于低破碎程度地层，井壁失稳主要由离散岩块二次破裂引起，因此提高井底压力可以有效降低井壁失稳风险；而对于高度裂缝性地层，井壁失稳主要由地层中天然裂缝开启所触发的离散岩块剥落引起，因此提高井底压力不能有效降低井壁失稳风险。
在钻井液漏失方面，天然裂缝开启更有利于扩大钻井液漏失范围。因此，对于高度裂缝性地层，提高井底压力不仅不能有效降低井壁失稳风险，还会加剧钻井液漏失。通过分析井眼尺寸与破碎块体尺寸之比对井壁失稳的影响，本文认为，对于裂缝性地层，当井眼轨迹无法避开时，应尽可能采用较小的井眼尺寸。
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