实际钻井过程中,由于井筒的开挖过程井壁围岩会产生应力重新分布,这一应力变化会引起井壁围岩发生损伤。本文研究了致密砂岩地层中井筒在开挖过程井壁围岩的损伤规律。本文从细观力学角度出发,根据热力学第一、第二定律逐步建立宏观唯像损伤本构模型,然后采用有限元数值计算方法求解损伤变量,损伤能释放率,应力应变张量等。最后依据致密砂岩的物理与力学参数,对井筒在开挖过程中井壁围岩损伤进行实例计算。主要研究工作包括以下几点:(1)构建了致密砂岩在外载作用下的损伤模型:在细观尺度下对损伤变量进行张量形式的描述,同时引入连续介质力学的概念和方法,构建致密砂岩在不可逆热力学过程中的本构关系,然后类比于塑性势函数及塑性演化法则定义损伤演化的势函数及损伤的演化法则,建立了致密砂岩的损伤本构关系的理论框架。(2)建立了致密砂岩地层井筒在开挖过程中的受力方程及损伤模型的数值算法:描述在致密砂岩地层中井筒开挖的受力过程,利用前面构建的损伤模型建立在开挖过程中的受力方程,然后采用有限元数值计算方法对受力方程进行离散,通过迭代计算的方式来判断岩石是处于弹性状态还是进入损伤演化阶段,然后通过循环迭代计算得到岩石最终阶段的损伤变量,损伤能释放率,应力应变张量等。(3)对致密砂岩地层井筒开挖过程损伤演化的实例计算:根据前面构建的致密砂岩损伤模型和外载作用下的损伤模型数值算法,对井筒在开挖过程中的井壁围岩损伤进行实例计算。分析了井筒在均匀地应力场中不同围压和不同井底压力时井筒周围的应力和损伤状态,并且将其与弹性状态应力值进行比较,根据应力分量和损伤分量的分布云图对井筒周围损伤规律进行了分析,揭示了井筒周围受拉型损伤,受压型损伤和受剪型损伤的演化规律。另外分析了井筒在非均匀地应力场中不同应力差系数和不同井底压力对井壁围岩损伤的影响规律,通过列举不同应力差系数和不同井底压力作用时的损伤分量和应力分量分布云图,分析了损伤分量演化方向转向的规律。