水平井砾石充填技术由于具有防砂效果好,利于增产等优点,广泛应用于油田开发过程中。目前,管外砾石充填技术尚处于理论探索阶段。本文基于现场测井资料,建立了近井壁岩石强度的时变模型,考虑了时间及出砂因素对岩石强度的影响。推导了近井壁地应力计算公式,并结合有限元软件模拟直观分析地应力分布情况。研究表明,地应力为上覆岩层压力、最大水平主应力、最小水平主应力、井斜角等函数,已知上述各值,只需确定井底压力即可确定水平井的地应力分布。基于地应力分布规律,建立了疏松砂岩水平井管外地层破坏模式,研究表明,当最大主应力大于抗压强度,发生挤压破坏;当井壁周应力大于岩石抗拉强度后,地层起裂产生裂缝。基于摩尔-库伦准则及平面轴对称理论,将水平井近井壁地层划分为充填区、塑性区及弹性区,分析了砾石充填过程中岩石破坏规律。研究表明,内摩擦力、井周外围压力、弹性模量等对井径扩张比的影响较大,随井底压力增加,影响程度增大,泊松比的影响相对较小,可忽略。塑性区扩张比主要受内摩擦力、井周外围压力及内摩擦角的影响,当井底压力增大到一定值后,随井底压力增加,塑性区扩张比呈现线性变化。