流固耦合作用下水平定向孔壁稳定性分析

• 作者: 李国民 王建强 简崇林 赵洪波
• 来源期刊: 地下空间与工程学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 流固耦合 孔壁稳定 有限元 数值模拟
• 年，卷（期）: 2012,（4）
• 所属期刊栏目: 设计、施工、监测
• 页码范围: 796-801
• 分类号: P634.8
• 字数: 4509字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-0836.2012.04.024

摘要

孔壁失稳是目前水平定向钻进工程中经常遇到的一个实际问题,尤其是在地表的第四纪松散地层中钻进孔壁失稳更是屡见不鲜,严重影响工程施工.针对以往研究中没有考虑渗流场对孔壁稳定性的影响问题,本文在Biot固结理论的基础之上,建立了应力场和渗流场耦合数学模型,采用有限元方法对所建立的模型进行求解.通过对某一水平定向钻进孔壁稳定性进行数值模拟,分析了在流固耦合作用下地层孔隙压力、有效应力和位移的变化规律,并分析了在不同的冲洗液压力下,地层沉降情况.研究发现,在定向钻进过程中,流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大.研究结果为钻进过程中避免孔壁失稳,合理选择冲洗液及冲洗液压力提供理论依据.