[發明專利]基于節理面粗糙度的井壁穩定模擬方法及裝置

有效

• 申請號: 202111673341.1
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114460267B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 陳剛;楊恒林;袁光杰;夏焱;付利;王元;馮明;郭凱杰;孫鈺淇
• 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: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G06F30/20
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 楊丹;郝博

1.一種基于節理面粗糙度的井壁穩定模擬方法，其特征在于，包括：

對節理面進行三維輪廓掃描獲取節理面參數，根據節理面參數計算節理面的粗糙度；所述節理面根據預設的起伏角切割巖樣得到；

根據剪切試驗獲取的巖樣的法向應力和切向應力計算巖樣的巖石力學參數；

根據巖石力學三軸實驗獲取的巖樣的軸向應力、軸向應變和徑向應變計算巖樣的巖石物性參數；

根據節理面的粗糙度、巖石力學參數、巖石物性參數和流體實驗獲取的流體參數，建立井壁穩定模型；

獲取多個井壁粗糙度，所述多個井壁粗糙度通過改變起伏角和/或節理面個數多次切割巖樣得到；將所述多個井壁粗糙度分別輸入井壁穩定模型，獲得多個井壁巖石位移量；根據所述多個井壁巖石位移量判斷井壁穩定模型是否穩定。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述節理面參數包括巖樣的最大峰高和最大谷深。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下公式根據節理面參數計算節理面粗糙度：

其中，R為節理面粗糙度，L為巖樣長度，y為巖樣的高度，取值范圍在最大峰高和最大谷深之間，dx為單位長度。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述巖石力學參數包括巖樣節理面的粘聚力和內摩擦角。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下公式根據巖樣的法向應力和切向應力計算巖樣節理面的粘聚力：

其中，C為巖樣節理面的粘聚力，σ_i為巖樣的法向應力，τ_i為巖樣的切向應力，i為為非負整數，從1開始取值，取值到n。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下公式根據巖樣的法向應力和切向應力計算巖樣節理面的內摩擦角：

其中，φ為巖樣節理面的內摩擦角，σ_i為巖樣的法向應力，τ_i為巖樣的切向應力，i為為非負整數，從1開始取值，取值到n。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述巖石物性參數包括巖樣的楊氏模量和泊松比。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，按照如下公式根據巖樣的軸向應力和軸向應變計算巖樣的楊氏模量：

其中，E為巖樣的楊氏模量，σ_a為巖樣的軸向應力，ε_a為巖樣的軸向應變，a為軸向的下標。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，按照如下公式根據巖樣的軸向應變和徑向應變計算巖樣的泊松比：

其中，V為巖樣的泊松比，ε_r為巖樣的徑向應變，ε_a為巖樣的軸向應變，a為軸向的下標，r為徑向的下標。

10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，根據節理面的粗糙度、巖石力學參數、巖石物性參數和流體實驗獲取的流體參數，建立井壁穩定模型，包括：

采用三維離散元模擬軟件3DEC，根據節理面的粗糙度、巖石力學參數、巖石物性參數和流體實驗獲取的流體參數，建立井壁穩定模型。

11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述多個井壁巖石位移量判斷井壁穩定模型是否穩定，包括：

在所述多個井壁巖石位移量均未超過預設閾值時，判斷井壁穩定模型為穩定；

在所述多個井壁巖石位移量中有超過預設數量的井壁巖石位移量超過預設閾值時，判斷井壁穩定模型為不穩定。