[發明專利]套管參數和水泥環參數的確定方法和裝置

有效

• 申請號: 201810389722.9
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108733895B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 連志龍;周英操;蔣宏偉;廖茂林;溫欣;霍宗強;王朝輝
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團工程技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21B49/00;E21B33/13
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;徐煥

本申請實施例提供了一種套管參數和水泥環參數的確定方法和裝置，其中，該方法包括：獲取目標區域的地層的應力特征參數、地層的粘塑性特征參數；根據上述參數，建立水平剖面力學模型和垂直剖面力學模型；聯合求解上述水平剖面力學模型和垂直剖面力學模型，以確定符合多個預設目標的套管參數、水泥環參數，由于該方案考慮到了真實工況下套管、水泥環所處的地質環境，獲取并利用了地層的應力特征參數、粘塑性特征參數以準確地模擬出套管所處的地層的粘塑性特點；同時建立了水平方向和垂直方向兩個力學模型進行多目標優化求解，從而解決了現有方法中存在的所確定的套管參數、水泥環參數的準確度較差的技術問題。

技術領域

本申請涉及油氣開發技術領域，特別涉及一種套管參數和水泥環參數的確定方法和裝置。

背景技術

在布設油氣井時，通常會在油氣井的套管和地層之間的環空中設置水泥環進行固井處理。實際上埋于地下的套管往往會受到經水泥環傳遞的地層中應力的擠壓，當套管所受到的應力超過一定值時套管發生變形，甚至導致套管損壞。如何能夠兼顧成本設計出能較好地承受地層應力的套管和水泥環，對于油氣井布設和油氣井長期穩定、安全的使用非常重要。

目前，現有方法大多只是簡單地建立出套管模型，再人為地設置一些約束條件，進而再利用上述模型進行優化求解，以確定出符合施工要求(例如能承受某區域地層應力)的套管和水泥環，通過現有方法所確定出的套管參數、水泥環參數往往準確度較差、實用性相對較低，不能完全符合真實的工況要求。

針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本申請實施例提供了一種套管參數和水泥環參數的確定方法和裝置，以解決現有方法存在的確定的套管參數、水泥環參數的準確度較差，不能滿足真實的工況要求的技術問題，達到準確、高效地確定出能同時滿足多個目標要求的套管、水泥環的技術效果。

本申請實施例提供了一種套管參數和水泥環參數的確定方法，包括：

獲取目標區域的地層的應力特征參數、地層的粘塑性特征參數；

根據所述地層的應力特征參數、所述地層的粘塑性特征參數，建立水平剖面力學模型和垂直剖面力學模型；

聯合求解所述水平剖面力學模型和所述垂直剖面力學模型，得到套管參數和水泥環參數。

在一個實施方式中，所述地層的粘塑性特征參數包括以下至少之一：地層的彈性模量、地層的泊松比、地層的屈服極限、地層的蠕變系數、地層的膨脹系數。

在一個實施方式中，所述地層的應力特征參數包括：地層的垂直應力、地層的水平應力。

在一個實施方式中，根據所述地層的應力特征參數、所述地層的粘塑性特征參數，建立水平剖面力學模型和垂直剖面力學模型，包括：

根據所述地層的水平應力、所述地層的粘塑性特征參數，建立水平剖面力學模型，其中，所述水平剖面力學模型為包括地層、套管和水泥環的水平方向上的力學模型；

根據所述地層的垂直應力、所述地層的水平應力、所述地層的粘塑性特征參數，建立垂直剖面力學模型，其中，所述垂直剖面力學模型為包括地層、套管和水泥環的垂直方向上的力學模型。

在一個實施方式中，根據所述地層的水平應力、所述地層的粘塑性特征參數，建立水平剖面力學模型，包括：

在所述地層包括多個地層的情況下，根據所述地層的粘塑性特征參數，確定所述多個地層中塑形流動特征大于預設閾值的地層作為第一模型地層；

根據所述第一模型地層的粘塑性特征參數、所述第一模型地層的水平應力，建立所述水平剖面力學模型。

在一個實施方式中，聯合求解所述水平剖面力學模型和所述垂直剖面力學模型，得到套管參數和水泥環參數，包括：