深厚表土层钻井井壁临界深度的竖向稳定性有限元分析

本文主要探讨了深厚表土层下变断面钻井井壁的竖向稳定性问题，特别是在有限元方法的框架下进行的临界深度计算。作者首先概述了深厚表土层钻井过程中井壁竖向稳定性的关键理论，强调了这种稳定性对于钻探过程安全的重要性。他们以一个实际工程为例，通过数值模拟计算得出，当钻井井壁的全深为645.3米时，竖向稳定临界深度被确定为635米，这意味着在井壁完全沉降到底部时，存在着发生竖向失稳的风险。 为了提高井壁的稳定性，研究者提出增加横向约束作为解决方案。这种方法能够有效防止井壁在下沉过程中出现过大的变形或破裂。文章深入研究了多个影响因素对竖向稳定临界深度的影响，包括井壁的质量、井壁上下端的约束条件以及井壁底与岩面的接触面积。结果显示，井壁质量与稳定性呈反比关系，即质量越轻，稳定性越差；井壁两端的约束条件对稳定性有显著影响，约束越紧实，稳定性越高；而接触面积越大，意味着支撑力更强，井壁的竖向稳定性也越强。 通过对这些因素的分析，文章提供了实用的工程指导，有助于钻井工程师在设计和施工过程中优化钻井井壁结构，确保在深厚表土层下钻探的安全性。这对于深层地质勘探、矿产开采和地下工程等领域具有重要的实践意义，展示了有限元方法在解决复杂工程问题中的价值。本文为深厚表土层下钻井井壁的竖向稳定性控制提供了一种科学的计算方法和技术策略。