基于热-流-固耦合模型的石油钻井施工过程数值分析  

Numerical analysis of construction process of petroleum drilling based on thermal-hydro-mechanical coupling

作　　者：贾善坡[1,2] 邹臣颂[1] 王越之[2] 谭贤君[3] 甘新星[2] 

机构地区：[1]长江大学城市建设学院,湖北荆州434023 [2]长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州434023 [3]中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,武汉430071

出　　处：《岩土力学》2012年第S2期321-328,共8页Rock and Soil Mechanics

基　　金：国家自然科学基金资助(No.41102182;No.51174036);中国石油科技创新基金资助(No.2011D-5006-0603);湖北省自然科学基金资助(No.2011CDB008)

摘　　要：岩土介质多场耦合问题需考虑诸多因素,温度、渗流及应力之间的耦合关系复杂,试验条件不易控制,且难以实现,因此,辅以数值模拟手段具有重要的意义。基于混合物理论,推导出岩土介质温度、渗流和应力耦合的数学模型及其控制方程,提出该数学模型的求解方法,以MATLAB语言为平台,将Abaqus程序作为一个模块嵌入迭代算法程序中,编制了多场耦合分析程序,并给出了2个典型算例验证该方法的有效性和实用性。然后,将建立的多场耦合模型和计算程序应用于石油钻井施工过程的模拟,重点分析井壁围岩内温度场、渗流场和应力场的变化规律,以及钻井液温度的变化对井壁稳定性的影响。研究成果对我国地下石油、核废料储存等工程设计和施工具有一定的指导意义。岩土介质多场耦合问题需考虑诸多因素,温度、渗流及应力之间的耦合关系复杂,试验条件不易控制,且难以实现,因此,辅以数值模拟手段具有重要的意义。基于混合物理论,推导出岩土介质温度、渗流和应力耦合的数学模型及其控制方程,提出该数学模型的求解方法,以MATLAB语言为平台,将Abaqus程序作为一个模块嵌入迭代算法程序中,编制了多场耦合分析程序,并给出了2个典型算例验证该方法的有效性和实用性。然后,将建立的多场耦合模型和计算程序应用于石油钻井施工过程的模拟,重点分析井壁围岩内温度场、渗流场和应力场的变化规律,以及钻井液温度的变化对井壁稳定性的影响。研究成果对我国地下石油、核废料储存等工程设计和施工具有一定的指导意义。

关 键 词：岩土介质 温度-渗流-应力耦合 有限元程序 二次开发 井壁稳定 

分 类 号：P634.1[天文地球—地质矿产勘探] TU45[天文地球—地质学]