[发明专利]一种考虑增压效应力的井壁坍塌压力的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，特别涉及一种考虑增压效应力的井壁坍塌压力的计算方法。

背景技术

在石油钻井过程中，为防止井眼垮塌，需要计算井筒中维持井壁稳定的钻井液的最小密度，即坍塌压力。在油气钻井作业中，井壁坍塌压力值是实现钻井安全的关键支撑信息之一，因此对井壁坍塌压力进行预测是非常重要的。

现有井壁坍塌压力的计算主要是基于岩石本身的力学参数、井筒岩石地应力和原始空隙压力计算而出。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有的井壁坍塌压力计算公式并未考虑钻井过程中钻井液对岩石壁的作用，即在钻井过程中，由于钻井液滤液侵入地层，并在井壁形成泥饼，将使近井地带的孔隙压力升高，进而导致井壁地层中产生附加的应力场，井壁附近受力发生变化，使得现有的坍塌压力计算公式难以准确预测出坍塌压力。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种考虑增压效应力的井壁坍塌压力的计算方法，用于更为准确地计算得到井壁坍塌压力。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种考虑增压效应力的井壁坍塌压力的计算方法，所述方法包括：

从选定区域的地质资料、测井资料和钻井资料中获取地层参数和钻井液密度；

从所述选定区域的钻井液渗透实验资料中获取泥饼渗透率；

从所述选定区域的岩石力学实验资料和所述测井资料中获取岩石力学参数；

根据所述地层参数、所述钻井液密度和所述泥饼渗透率，得到增压效应力系数；

将所述岩石力学参数、所述地层参数和所述增压效应力系数代入到井壁坍塌压力模型中，得到井壁坍塌压力。

进一步地，所述岩石力学参数包括：泊松比、岩石黏聚力、内摩擦角和孔隙度。

进一步地，所述岩石力学实验为岩石三轴压缩测试。

进一步地，所述地层参数包括井深、孔隙压力、有效应力系数、最小地应力、最大地应力和地层渗透率。

进一步地，所述增压效应力系数为井壁孔隙压力与井筒钻井液压力的比值。

进一步地，所述增压效应力系数的计算公式为：

式中：η为有效增压效应力系数；p_z为井筒钻井液压力，单位为MPa；p_k为孔隙压力，单位为MPa；K_c为泥饼渗透率，单位为mD；K_r为地层渗透率，单位为mD。

进一步地，所述井筒钻井液压力的计算公式为：

p_z＝ρgh

式中：ρ为钻井液密度，单位为g/cm³；g为重力系数9.8；h为井深，单位为m。

进一步地，所述井壁坍塌压力模型的表达式为：

式中：p_z为井壁坍塌压力，单位为Mpa；c为岩石黏聚力，单位为MPa；φ为内摩擦角，单位为度；σ_h为最小地应力，单位为MPa；σ_H为最大地应力，单位为MPa；ν为泊松比；α为有效应力系数；为孔隙度。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

通过获取选定区域的地质资料、测井资料、钻井资料、钻井液渗透实验资料和岩石力学实验资料，得到地层参数、钻井液密度、泥饼渗透率和岩石力学参数，根据地层参数、钻井液密度和泥饼渗透率，计算得到增压效应力系数，将岩石力学参数、地层参数和增压效应力系数代入到井壁坍塌压力模型中，得到井壁坍塌压力，可以更真实地反映钻井液环境下井壁应力特征，为钻井过程选择合理钻井液密度提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种考虑增压效应力的井壁坍塌压力的计算方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施例提供了一种考虑增压效应力的井壁坍塌压力的计算方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101：从选定区域的地质资料、测井资料和钻井资料中获取地层参数和钻井液密度；