[发明专利]一种基于风险控制模型的井壁稳定定量评价方法

权利要求书

1.一种基于风险控制模型的井壁稳定定量评价方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、利用测井资料和地层测试资料获取所钻地层的孔隙压力p_p；

S2、利用测井资料和室内岩石力学实验，获取所钻地层的岩石力学参数，所述岩石力学参数包括内聚力c、内摩擦角泊松比v和Biot系数α；

S3、利用测井资料和室内实验，获取所钻地层的原地应力大小和水平地应力方向，所述原地应力大小包括垂向地应力σ_v、最大水平地应力σ_H和最小水平地应力σ_h，所述水平地应力方向包括最大水平地应力方向和最小水平地应力方向，最大水平地应力方向与最小水平地应力方向之间的夹角为90°；

S4、根据步骤S1～S3所获取的基础参数，建立基于风险控制模型的井壁坍塌压力计算模型，包括建立基于风险控制模型的直井井壁坍塌压力计算模型和建立基于风险控制模型的斜井井壁坍塌压力计算模型；

所述建立基于风险控制模型的直井井壁坍塌压力计算模型，具体包括以下步骤：

①当σ_θθ≥σ_zz≥σ_rr时，

其中，C＝C₀+(1-q)αp_p、

②当σ_zz≥σ_θθ≥σ_rr时，

其中，C＝C₀+(1-q)αp_p、

③当σ_θθ≥σ_rr≥σ_zz时，

其中，C＝C₀+(1-q)αp_p、

式中：σ_H为最大水平地应力；σ_h为最小水平地应力；σ_v为垂向地应力；c为岩石内聚力；为岩石内摩擦角；p_p为孔隙压力；σ_θθ为井壁环向应力；σ_rr为井壁径向应力；σ_zz为井壁轴向应力；α为Biot系数；C₀、C、q为中间代换量；p_wb1、p_wb2、p_wb3为三种情况所对应的稳定井壁所需的临界井筒压力；

所述建立基于风险控制模型的斜井井壁坍塌压力计算模型，具体包括以下步骤：

假设σ′_θθ＝(σ_x+σ_y)-2(σ_x-σ_y)cos2θ-4τ_xysin2θ，则井壁三个主应力分量分别为：

①当σ_j≥σ_k≥σ_i时，

其中，

②当σ_j≥σ_i≥σ_k时，

其中，

③当σ_i≥σ_j≥σ_k时，

其中，

式中：θ_max为临界破坏点A的井周角；ω为允许崩落宽度的一半；为岩石内摩擦角；c为岩石内聚力；α为Biot系数；p_p为孔隙压力；σ′_θθ、σ_zz、τ_θz为井壁应力分量，与井斜角、方位角和原地应力状态有关；C₀、C、q、a、b、e为中间代换量；p′_wb1、p′_wb2、p′_wb3为三种情况所对应的稳定井壁所需的临界井筒压力；σ_x、σ_y、σ_z分别为井眼直角坐标下x、y和z方向的地应力轴向分量；τ_xy、τ_yz、τ_zx分别为井眼直角坐标的地应力剪切分量；p_i为井筒压力；σ_rr、σ_θθ、σ_zz、τ_θz、τ_rθ、τ_rz分别为井壁应力分量；

S5、根据步骤S4所述的井壁坍塌压力计算模型进行计算，对于直井，采用步骤S4中基于风险控制模型的直井井壁坍塌压力计算模型定量评价井壁稳定性；对于任意倾角的斜井，采用步骤S4中基于风险控制模型的斜井井壁坍塌压力计算模型获取坍塌压力随井斜角和方位角的变化规律以实现任意斜井井壁稳定定量评价。