[發明專利]井壁圍巖應力計算方法及裝置

在審

• 申請號: 201710628168.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN110020393A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 周建平;郭建春
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉丹;黃健

本發明提供一種井壁圍巖應力計算方法及裝置。該方法包括：根據廣義平面應變問題的求解方法計算載荷不平衡產生的井壁圍巖應力，計算井壁圍巖的熱應力，根據載荷不平衡產生的井壁圍巖應力與井壁圍巖的熱應力計算井壁圍巖應力。從而獲得綜合考慮載荷變化與溫度影響的井壁圍巖應力，降低井壁圍巖應力計算的誤差，提高了井壁圍巖應力計算的準確性。

技術領域

本發明涉及油氣井力學分析技術領域，尤其涉及一種井壁圍巖應力計算方法及裝置。

背景技術

在油氣井開發過程中，如打井期間或者打井完成后，井下地層巖石被破壞，因此需要重新建立井筒平衡，此時需要進行準確的井壁圍巖應力力學計算，其中，井壁圍巖應力力學計算對于鉆井過程中的井壁穩定以及后期開發過程中的地層出砂預測等都具有重要意義。

在現有技術中，一般是按照廣義平面應變對井壁圍巖應力進行求解，得到井壁圍巖應力表達式，從而計算井壁圍巖應力，但是載荷變化、溫度、流體滲流等因素都會影響到井壁圍巖應力，因此通過上述計算方法得到的井壁圍巖應力存在較大誤差。

發明內容

本發明提供一種井壁圍巖應力計算方法及裝置，提高井壁圍巖應力計算的準確性。

第一方面，本發明提供一種井壁圍巖應力計算方法，包括：

根據廣義平面應變問題的求解方法計算載荷不平衡產生的井壁圍巖應力；

計算井壁圍巖的熱應力；

根據所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力與所述井壁圍巖的熱應力計算井壁圍巖應力。

可選的，還包括：

計算流體滲流對井壁圍巖產生的附加應力；

所述根據所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力與所述井壁圍巖的熱應力計算井壁圍巖應力，包括：

根據所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力、所述井壁圍巖的熱應力和所述流體滲流對井壁圍巖產生的附加應力計算井壁圍巖應力。

可選的，還包括：

計算流體滲流對井壁圍巖產生的附加應力；

計算井壁應力降低系數，通過所述井壁應力降低系數對所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力的切向應力進行非線性修正，得到所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力的切向有效應力；

所述根據所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力與所述井壁圍巖的熱應力計算井壁圍巖應力，包括：

根據所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力的徑向應力、所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力的垂向應力和所述載荷不平衡產生的井壁圍巖應力的切向有效應力與所述井壁圍巖的熱應力和所述流體滲流對井壁圍巖產生的附加應力計算井壁圍巖應力。

可選的，所述計算井壁圍巖的熱應力，包括：

根據熱傳導微分方程、井壁圍巖初始溫度和井壁圍巖瞬時溫度計算井壁圍巖的溫度場；

根據熱彈性力學的基本方程和所述井壁圍巖的溫度場計算所述井壁圍巖的熱應力。

可選的，所述熱彈性力學的基本方程包括平衡方程、幾何方程和物理方程，所述根據熱彈性力學的基本方程和所述井壁圍巖的溫度場計算所述井壁圍巖的熱應力，包括：

根據所述平衡方程、所述幾何方程和所述物理方程得到井壁圍巖的熱應力表達式；

將所述井壁圍巖的溫度場代入所述井壁圍巖的熱應力表達式得到所述井壁圍巖的熱應力的徑向應力σ_rT、所述井壁圍巖的熱應力的切向應力σ_θT和所述井壁圍巖的熱應力的垂向應力σ_zT：