井底温度对机械钻速影响数值模拟研究

近年来,气体钻井在国内外的应用越来越广泛,其机械钻速高于钻井液钻井,气体钻井提高机械钻速的机理有待进一步研究。本文在弹性力学、热弹性理论的基础上建立气体钻井井底岩石物理模型,考虑温度和初始地应力对井底岩石应力场的影响,采用有限元软件对井底温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,井底钻头前方待破碎岩石存在一个低应力区域,考虑温度后的低应力区域大于不考虑温度的低应力区;不考虑温度情况下井底、井壁局部岩石受拉应力作用,考虑温度情况下井底、井壁岩石均受到拉应力作用;由于拉应力的作用降低了钻头破岩难度,有利于提高机械钻速;温度对井底应力状态的影响是显著的,在井底应力场研究中应作为一个不可忽略的因素。

Numerical Simulation of the Bottom Hole Temperature's Impact on Rate of Penetration