横观各向同性地层水平井井壁拟三维应力场计算模型

doi:10.13722/j.cnki.jrme.2016.1046

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摘要针对横观各向同性地层，基于各向异性材料力学理论，运用应力叠加原理和坐标变换方法，考虑井筒流体压力、最大水平主应力、最小水平主应力和上覆岩层压力作用，推导横观各向同性地层中，水平井沿任意方向钻进时井壁应力场的拟三维解析解。进而分析了页岩和砂岩水平井井壁上任意岩石质点3个主应力的分布规律，分析表明，与地层力学性质各向同性条件相比，力学性质各向异性时，井壁上任意岩石质点的第一主应力没有改变，而第二主应力和第三主应力发生了改变，岩石力学性质各向异性度越大，主应力和改变越大，岩石力学性质高各向异性度增加了井壁可能发生张性破裂的点数。研究成果可为横观各向同性地层水平井水力裂缝起裂以及井壁稳定性分析提供参考。

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	李小刚
	易良平
	杨兆中

关键词 ：岩石力学, 正交各向异性, 横观各向同性, 水平井, 水力压裂, 裸眼井

Abstract：A new pseudo three-dimensional analytic solution for stresses of horizontal borewell in transverse isotropic rock considering the hydrostatic pressure of borehole，the maximum and minimum horizontal principal in-situ stresses and the overburden stress was established based on the anisotropic linear elastic mechanics，coordinate transformation methods and the superposition principle. The distributions of three principal stresses of the horizontal borewells in shale and sandstone were analyzed. The results show that compared with the situation in mechanically isotropic formations，the anisotropy of rock mechanical properties does not affect the principal stress ，but affects the distribution of the principal stresses and . The greater the anisotropy is，the more affected the principal stress and . High mechanical anisotropy may increase the number of tensile broken points on borehole wall.

Key words： rock mechanics orthotropic transversely isotropic horizontal well hydraulic fracturing open hole well

引用本文:

李小刚，易良平，杨兆中. 横观各向同性地层水平井井壁拟三维应力场计算模型[J]. 岩石力学与工程学报, 2017, 36(6): 1452-1459.
LI Xiaogang，YI Liangping，YANG Zhaozhong. A pseudo three-dimensional stress model of horizontal borewell in transversely isotropic formation. , 2017, 36(6): 1452-1459.

链接本文:

https://rockmech.whrsm.ac.cn/CN/10.13722/j.cnki.jrme.2016.1046 或 https://rockmech.whrsm.ac.cn/CN/Y2017/V36/I6/1452

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