目前井壁围岩坍塌压力的计算多基于莫尔-库仑强度准则，然而莫尔-库仑强度准则忽略了中间主应力对岩石强度的影响，与实际存在较大差异。Drucker-Prager强度准则考虑了中间主应力的影响，但是该准则将中间主应力对岩石强度的贡献夸大，与岩石的真三轴试验结果不符，坍塌压力计算结果需要进行修正。同时，国内外学者以真三轴试验为基础建立的强度准则虽然考虑了岩土材料的三向应力状态，但准则表达式的参数较多，解析计算较为困难。统一强度理论可以合理地反映中间主应力效应并获得了广泛应用。
崔莹等[20]运用统一强度理论，推导了在各向异性应力条件下垂直井井壁坍塌压力解表达式，分析了不同因素对井壁坍塌压力的影响。以下为使用统一强度理论的一个岩石井壁计算实例。
以克拉玛依油田呼2井安集海河组为例，考虑中间主应力对井壁坍塌压力的影响，得出统一强度理论参数b分别为0、0.25、0.50、0.75、1.00时不同井深条件下坍塌压力（当量钻井液密度）的变化曲线，如图15.15所示。从图15.15中的曲线变化情况可以看出，不同b值条件下坍塌压力随着井深的不断增加均相应增长。在同一深度处钻井液密度随着b值的增加而相应降低，即考虑中间主应力作用的围岩强度较高，井壁坍塌压力较低，低密度钻井液即可满足井壁稳定要求。不同中间主应力参数条件对浅层井壁坍塌压力的影响较大，随着井深的不断增加，不同中间主应力参数所确定的井壁坍塌压力差异降低。
图15.15 不同b值条件下不同深度坍塌压力变化曲线
将不同b值条件下该井段深度处坍塌压力的当量钻井液密度变化范围计算结果与实际值进行比较，结果如表15.1所示。可以看出，b=1时计算值与实际值误差在6%以内，即针对呼2井该井段的实际地质情况，采用双剪强度理论（b=1）计算井壁坍塌压力更为合理。
表15.1 不同b值条件下同一井段井壁坍塌压力计算值与实际值对比
表15.2为三种强度理论（莫尔-库仑强度准则、Drucker-Prager强度准则和统一强度理论）下，呼2井坍塌压力当量钻井液密度值与实际值的比较结果。可以清楚地看出，莫尔-库仑强度准则（b=0）计算出的坍塌压力最大，Drucker-Prager强度准则计算的坍塌压力最小，双剪强度理论计算的坍塌压力居中。这是由于莫尔-库仑强度准则中并没有考虑中间主应力的影响，从而使计算得出的维持井壁稳定所需的钻井液密度偏于保守，而Drucker-Prager强度准则中对中间主应力对强度的贡献考虑过大，使计算得出的维持井壁稳定所需的钻井液密度偏于危险。由此可见双剪强度理论合理考虑中间主应力对岩石强度的贡献，更切近实际。(www.xing528.com)
表15.2 不同强度理论下井壁坍塌压力（当量钻井液密度）计算值
按照莫尔-库仑强度准则、Drucker-Prager强度准则和双剪强度理论计算得到的不同井深条件下坍塌压力变化曲线如图15.16所示。从3条曲线的分布来看，同一深度处，莫尔-库仑强度准则所计算得到的当量钻井液密度最大，Drucker-Prager强度准则的结果最小，双剪强度理论的结果居中，表明双剪强度理论计算得到的坍塌压力由于合理考虑了中间主应力对岩石强度的贡献，更趋于合理。从3条曲线的关系还可以看出，双剪强度理论计算得到的钻井液密度在深度较小处接近Drucker-Prager强度理论的计算结果，在深度较大处接近莫尔-库仑强度理论的计算结果，这表明中间主应力对井壁浅层围岩强度的影响较深层要大。
图15.16 不同强度准则下坍塌压力随井深的变化曲线
崔莹等[21]还针对目前井壁坍塌压力理论计算中未考虑井筒尺寸效应的问题，依据统一强度理论，引入中间主应力参数b，通过理论分析和实践验证，推导了考虑井筒尺寸的垂直井井壁坍塌压力计算表达式。图15.17为考虑井筒尺寸效应时井壁在不同主应力参数b（0、0.2、0.4、0.8、1.0）下的坍塌压力（当量钻井液密度）随井深的变化曲线。可以看出，在不同b值条件下，井壁坍塌压力随着井深的不断增加而增长。在不同深度处，坍塌压力曲线呈现b值越小曲线斜率越大的特点，说明中间主应力贡献越多，井壁坍塌压力的变化越平缓；在同一深度处，坍塌压力随b值的增加而减小，即考虑井筒尺寸效应时，b=1（双剪强度理论）时坍塌压力亦最小，说明考虑中间主应力作用对围岩强度的充分发挥有积极意义。
图15.17 坍塌压力随井深变化曲线（不同b值）
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