深井盐膏层套管变形机理研究.doc

深井盐膏层套管变形机理研究深井盐膏层套管变形机理研究在深井钻井设计及施工指导方面具有重要的指导意义。本文从理论分析、数值计算和模型试验等方面,对深井盐层套管变形中的一些问题作了比较系统的研究,主要工作与结论如下:1.深井盐膏层地质力学特征研究通过高温高压条件下盐膏岩三轴压缩试验,获得了盐膏岩高温高压条件下的变形特征。在盐岩变形过程中围压的主要作用是限制盐岩内部裂纹的扩展,提高了盐岩的抗变形能力,增加了强度;但温度的增加,盐岩内部产生微裂纹的机会越大,晶间空隙在外力作用下被填充,宏观上表现为盐岩应变的增加;围压进一步加大,温度继续升高,盐岩出现蠕变现象。深井盐膏岩以较低的强度进入塑性,出现流变特性,深井盐膏岩不能弹塑性分析来解决工程问题,要考虑蠕变特性。2.深井盐膏层蠕变规律研究开展盐膏岩蠕变实验,获得蠕变特性,通过分析不同矿物成分、差应力条件下,复合盐岩力学特性随时间的变化规律,提出深井盐膏层蠕变不仅与温度和差应力有关,而且受地层岩性控制;根据盐膏层具体的蠕变特性,引入蠕变岩性影响因子,利用heard模型描述盐岩蠕变规律,定量化描述盐膏层蠕变特性。3.深井盐膏层套管复合体变形分析随着时间推移,最大水平地应力方向套管外挤压力逐渐增大,最小水平地应力套管外挤压力逐渐减小,二者均逐步逼近于相应的水平地应力值;盐岩层厚度超过4米的套管柱应该按照岩石蠕变的非均匀载荷进行设计,以保证盐岩层套管不会在盐岩蠕变围压作用下产生缩径变形;作用在套管上的外挤力不均匀度对套管的抗外挤强度有非常大的影响,不均匀度越大,套管的抗外挤强度越小;随着套管的不圆度的增大,套管的抗外挤强度将会明显下降;存在壁厚不均时套管所产生的应力明显增加,对抗外挤强度有一定影响,但远小于不圆度的影响。4.深井盐膏层套管设计与应用研究建立了深井高温高压条件下套管强度设计的迭代法和强度校核方法;对塔里水油田英卖力和大北地区套管变形进行分析,并进行了强度设计。