分支井渗流-应力耦合场分析

魏臣兴，练章华，丁亮亮，郭衍茹，韩 涛

（西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室）

分支井渗流-应力耦合场分析

魏臣兴，练章华，丁亮亮，郭衍茹，韩 涛

（西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室）

在多孔介质的渗流过程中，存在着极强的流固耦合作用。针对广泛使用的分支井型，在利用COMSOL Multiphysics软件时充分考虑流固耦合作用，分析耦合渗流场和应力场的分布特点，同时通过运用三维库伦准则计算失效系数fail值来判断井壁岩石的危险截面，并进一步计算出不同造斜率情况下失效系数fail的最小值和失效系数fail≤-2.5 MPa区域的体积积分值，从而研究采用不同造斜率侧钻分支井眼对井壁失效区域大小的影响。结果表明，在单渗流场分析中采用定压缩系数方法得到的孔隙度其变化微乎其微，而耦合渗流场中的孔隙度、渗透率在井底附近区域变化明显。因此，考虑流固耦合作用下的渗流场能更真实地反映地下渗流情况。在耦合应力场分析中，Von Mises等效应力的最大值和失效系数fail最小值均出现在侧钻分支井窗口处，即窗口处井壁岩石为危险截面，进而得出在取造斜率为15°/30 m进行侧钻分支井眼的情况下井壁岩石失效范围最小的结论，为分支井的设计和施工提供了理论依据。

分支井；渗流场；应力场；流固耦合；数值模拟；井壁稳定

0 引言

油藏数值模拟分析方法经历了从单渗流场研究到耦合渗流场研究的历程。单渗流场研究只考虑渗流场而忽略了应力场的作用，随着计算机技术的发展，耦合研究特别是流固耦合作用越来越受到重视。……