[发明专利]井壁围岩应力计算方法及装置

说明书

本发明提供一种井壁围岩应力计算方法及装置。该方法包括：根据广义平面应变问题的求解方法计算载荷不平衡产生的井壁围岩应力，计算井壁围岩的热应力，根据载荷不平衡产生的井壁围岩应力与井壁围岩的热应力计算井壁围岩应力。从而获得综合考虑载荷变化与温度影响的井壁围岩应力，降低井壁围岩应力计算的误差，提高了井壁围岩应力计算的准确性。

技术领域

本发明涉及油气井力学分析技术领域，尤其涉及一种井壁围岩应力计算方法及装置。

背景技术

在油气井开发过程中，如打井期间或者打井完成后，井下地层岩石被破坏，因此需要重新建立井筒平衡，此时需要进行准确的井壁围岩应力力学计算，其中，井壁围岩应力力学计算对于钻井过程中的井壁稳定以及后期开发过程中的地层出砂预测等都具有重要意义。

在现有技术中，一般是按照广义平面应变对井壁围岩应力进行求解，得到井壁围岩应力表达式，从而计算井壁围岩应力，但是载荷变化、温度、流体渗流等因素都会影响到井壁围岩应力，因此通过上述计算方法得到的井壁围岩应力存在较大误差。

发明内容

本发明提供一种井壁围岩应力计算方法及装置，提高井壁围岩应力计算的准确性。

第一方面，本发明提供一种井壁围岩应力计算方法，包括：

根据广义平面应变问题的求解方法计算载荷不平衡产生的井壁围岩应力；

计算井壁围岩的热应力；

根据所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力与所述井壁围岩的热应力计算井壁围岩应力。

可选的，还包括：

计算流体渗流对井壁围岩产生的附加应力；

所述根据所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力与所述井壁围岩的热应力计算井壁围岩应力，包括：

根据所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力、所述井壁围岩的热应力和所述流体渗流对井壁围岩产生的附加应力计算井壁围岩应力。

可选的，还包括：

计算流体渗流对井壁围岩产生的附加应力；

计算井壁应力降低系数，通过所述井壁应力降低系数对所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力的切向应力进行非线性修正，得到所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力的切向有效应力；

所述根据所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力与所述井壁围岩的热应力计算井壁围岩应力，包括：

根据所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力的径向应力、所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力的垂向应力和所述载荷不平衡产生的井壁围岩应力的切向有效应力与所述井壁围岩的热应力和所述流体渗流对井壁围岩产生的附加应力计算井壁围岩应力。

可选的，所述计算井壁围岩的热应力，包括：

根据热传导微分方程、井壁围岩初始温度和井壁围岩瞬时温度计算井壁围岩的温度场；

根据热弹性力学的基本方程和所述井壁围岩的温度场计算所述井壁围岩的热应力。

可选的，所述热弹性力学的基本方程包括平衡方程、几何方程和物理方程，所述根据热弹性力学的基本方程和所述井壁围岩的温度场计算所述井壁围岩的热应力，包括：

根据所述平衡方程、所述几何方程和所述物理方程得到井壁围岩的热应力表达式；

将所述井壁围岩的温度场代入所述井壁围岩的热应力表达式得到所述井壁围岩的热应力的径向应力σ_rT、所述井壁围岩的热应力的切向应力σ_θT和所述井壁围岩的热应力的垂向应力σ_zT：