[發明專利]一種基于風險控制模型的井壁穩定定量評價方法

有效

• 申請號: 201811451345.3
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109377101B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 馬天壽;劉陽;陳平;夏宏泉;范翔宇;桂俊川;白楊;高佳佳
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種基于風險控制模型的井壁穩定定量評價方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、利用測井資料和地層測試資料獲取所鉆地層的孔隙壓力p_p；

S2、利用測井資料和室內巖石力學實驗，獲取所鉆地層的巖石力學參數，所述巖石力學參數包括內聚力c、內摩擦角泊松比v和Biot系數α；

S3、利用測井資料和室內實驗，獲取所鉆地層的原地應力大小和水平地應力方向，所述原地應力大小包括垂向地應力σ_v、最大水平地應力σ_H和最小水平地應力σ_h，所述水平地應力方向包括最大水平地應力方向和最小水平地應力方向，最大水平地應力方向與最小水平地應力方向之間的夾角為90°；

S4、根據步驟S1～S3所獲取的基礎參數，建立基于風險控制模型的井壁坍塌壓力計算模型，包括建立基于風險控制模型的直井井壁坍塌壓力計算模型和建立基于風險控制模型的斜井井壁坍塌壓力計算模型；

所述建立基于風險控制模型的直井井壁坍塌壓力計算模型，具體包括以下步驟：

①當σ_θθ≥σ_zz≥σ_rr時，

其中，C＝C₀+(1-q)αp_p、

②當σ_zz≥σ_θθ≥σ_rr時，

其中，C＝C₀+(1-q)αp_p、

③當σ_θθ≥σ_rr≥σ_zz時，

其中，C＝C₀+(1-q)αp_p、

式中：σ_H為最大水平地應力；σ_h為最小水平地應力；σ_v為垂向地應力；c為巖石內聚力；為巖石內摩擦角；p_p為孔隙壓力；σ_θθ為井壁環向應力；σ_rr為井壁徑向應力；σ_zz為井壁軸向應力；α為Biot系數；C₀、C、q為中間代換量；p_wb1、p_wb2、p_wb3為三種情況所對應的穩定井壁所需的臨界井筒壓力；

所述建立基于風險控制模型的斜井井壁坍塌壓力計算模型，具體包括以下步驟：

假設σ′_θθ＝(σ_x+σ_y)-2(σ_x-σ_y)cos2θ-4τ_xysin2θ，則井壁三個主應力分量分別為：

①當σ_j≥σ_k≥σ_i時，

其中，

②當σ_j≥σ_i≥σ_k時，

其中，

③當σ_i≥σ_j≥σ_k時，

其中，

式中：θ_max為臨界破壞點A的井周角；ω為允許崩落寬度的一半；為巖石內摩擦角；c為巖石內聚力；α為Biot系數；p_p為孔隙壓力；σ′_θθ、σ_zz、τ_θz為井壁應力分量，與井斜角、方位角和原地應力狀態有關；C₀、C、q、a、b、e為中間代換量；p′_wb1、p′_wb2、p′_wb3為三種情況所對應的穩定井壁所需的臨界井筒壓力；σ_x、σ_y、σ_z分別為井眼直角坐標下x、y和z方向的地應力軸向分量；τ_xy、τ_yz、τ_zx分別為井眼直角坐標的地應力剪切分量；p_i為井筒壓力；σ_rr、σ_θθ、σ_zz、τ_θz、τ_rθ、τ_rz分別為井壁應力分量；

S5、根據步驟S4所述的井壁坍塌壓力計算模型進行計算，對于直井，采用步驟S4中基于風險控制模型的直井井壁坍塌壓力計算模型定量評價井壁穩定性；對于任意傾角的斜井，采用步驟S4中基于風險控制模型的斜井井壁坍塌壓力計算模型獲取坍塌壓力隨井斜角和方位角的變化規律以實現任意斜井井壁穩定定量評價。