[發明專利]一種基于熱流固耦合的巖石起裂壓力計算方法

有效

• 申請號: 202110394846.8
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113109162B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 任嵐;李洋;林然;柳宇帆;肖靜雯
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 成都其知創新專利代理事務所(普通合伙) 51326
• 代理人: 房立普

1.一種基于熱流固耦合的巖石起裂壓力計算方法，其特征在于，包括：

根據測井資料、室內三軸壓縮試驗和巴西劈裂實驗確定目標地層的基本參數；

根據力平衡方程、本構方程、傳輸方程、質量守恒方程、熱量守恒方程、邊界條件以及最大拉應力破壞準則建立基于熱流固耦合的Laplace空間的巖石起裂壓力計算模型；

建立基于熱流固耦合的Laplace空間的巖石起裂壓力計算模型包括：

根據力平衡方程、本構方程、傳輸方程、質量守恒、熱量守恒方程建立場方程；

根據場方程、邊界條件建立Laplace空間井壁周圍地層的孔隙壓力方程和總周向應力方程；

所述Laplace空間井壁周圍地層的孔隙壓力方程：

Laplace空間井壁周圍地層的總周向應力方程：

其中：

D₁＝2(v_u-v)K₁(β)

D₂＝β(1-v)K₂(β)

式中：s為與時間t相關的Laplace變換量，無量綱；P_f為地層孔隙壓力，MPa；a為井眼半徑，m；r為井眼軸線到地層中一點的半徑，m；θ為任意徑向與x軸的極角，°；ω為井斜方位與水平最大主應力的夾角，°；γ為井斜角，°；P₀為各向同性壓縮應力，MPa；η為常量；c_f為流體擴散系數，m²/s；c_T為熱擴散系數，m²/s；c_fT為熱-流體耦合壓力系數，MPa/K；T_m為泥漿溫度，K；T_f為地層溫度，K；p_m為鉆孔中的泥漿壓力，MPa；p_f為地層孔隙壓力，MPa；α_m為固體熱膨脹系數，K^-1；α為Biot系數，無量綱；K₀、K₁、K₂分別為第二類零階、一階、二階修正Bessel函數；ξ、ξ_T、β、β_T、C₁、C₂、C₃為變量，無量綱；v、v_u分別為壓力波及區和壓力未波及區泊松比；B為Skempton孔隙壓力系數，無量綱；S₀為偏應力，MPa；σ_H、σ_h、σ_ν分別為最大、最小水平主應力和垂向應力，MPa；

將最大拉應力破壞準則進行Laplace變換；

根據Laplace空間井壁周圍地層的總周向應力方程和孔隙壓力方程、Laplace變換后的最大拉應力破壞準則建立基于熱流固耦合的Laplace空間的巖石起裂壓力計算模型；

根據目標地層的基本參數、基于熱流固耦合的Laplace空間的巖石起裂壓力計算模型以及Stehfest數值反演方法確定巖石起裂壓力。