严海源,石成辉,冯永存,蔚宝华,李 斌,张 明,邓金根

1中海油田服务股份有限公司 2中国石油大学(北京)石油工程学院

0 引言

地层破裂压力计算模型经过几十年的发展已经比较成熟，应用比较广泛的方法有Eaton法、Stephen法和黄荣樽法等，还有在这些方法的基础上改进得到的不同模型[1-6]。而对于高温高压井，温度对破裂压力的影响不可忽略。在钻井循环过程中，高温高压井井底温度会不断降低，在井壁周围产生一个不断变化的附加温度应力场，影响井壁岩石的应力状态，进而改变井眼的破裂压力[7-9]。邓金根等人考虑温度的影响，以拉伸破坏准则为基础，建立了破裂压力计算模型[10-13]。

但是，气田高温高压井成像测井显示，高密度钻井液不仅产生拉伸裂缝，还能诱导剪切裂缝。井壁在高井筒压力作用下发生剪切破裂是一种较为特殊的井眼破裂形式，只有在特定的应力状态下才能发生。已有文献鲜有针对高密度钻井液下，高温高压井剪切破裂的研究。闫传梁等[14]提出了井眼剪切破裂压力计算模型，但没有考虑温度的影响。

1 考虑温度的井周应力状态

当地层未被钻开时，地层在原有地应力下平衡；当井眼钻开以后，井眼在钻井液液柱压力与地应力联合作用下平衡，此时井壁周围的应力必将重新分布[15-16]。假设直井地层为各向同性的线弹性材料，井筒内部受到均匀的内压，外部受水平最大地应力、水平最小地应力和上覆岩层压力作用。

在高温高压井中，必须考虑温度变化所产生的附加应力场[17]。……