[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

说明书

本发明公开了一种基于风险控制模型的井壁稳定定量评价方法，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；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；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；S4、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。本发明的有益效果是：改进了井壁稳定定量评价的精度，克服了传统井壁稳定定量评价方法预测的坍塌压力过高的问题，能够为直井、定向井、大位移井等特殊复杂结构井钻井提供理论指导和依据。

技术领域

本发明涉及一种基于风险控制模型的井壁稳定定量评价方法。

背景技术

近年来，由于常规油气资源的枯竭，一些非常规油气资源逐渐受到重视，比如，致密油气、页岩油气、煤层气、海洋石油等等。为了高效开发这些非常规油气资源，复杂结构井(如定向井、水平井，大位移井)的使用越来越广泛，因为复杂结构井可以增大井筒与储层的接触面积(即扩大了泄流面积)，有助于大幅度提高油气采收率。然而，采用复杂结构井通常会面临一些比较复杂的问题，如井壁坍塌、井筒漏失、井眼清洁、钻柱摩阻扭矩高等等，其中，井壁失稳是钻井行业中最为复杂的问题之一，全世界每年花在处理井壁失稳方面的成本超过数亿美元。为此，国内外学者已经提出并建立了大量的模型和方法，以解决井壁失稳问题，最为常见的井壁稳定模型包括弹性模型、塑性模型，弹塑性模型、孔弹性模型、孔隙-热-弹性模型、化学-孔弹性模型和化学-热-孔弹性模型等等。

然而，以上经典模型仍然存在一些缺陷，即计算得出的用来防止井壁坍塌所需的钻井液密度通常偏高(即偏保守)，这主要是由于这些模型通常假设坍塌破坏出现在应力集中最为严重的点，换句话说，就是在井壁上没有剪切破坏。而在实际钻井工程中，一定程度的井壁崩落或掉块并不会引起井壁坍塌事故，即工程上允许一定程度的井壁垮塌，相反，它可以帮助降低所需的钻井液密度。

此外，根据传统方法，无论地应力如何，最稳定的井眼轨迹总是倾斜井或水平井，这与现场情况不相符，钻井实践表明，直井的稳定性比其它情况都要好。Zoback在通过井壁崩落宽度预测地应力的研究中指出，井壁崩落宽度随地应力差异的增加线性增加，在给定地应力情况下，只要崩落宽度在允许的范围内，井壁的崩落宽度并不会增长，而崩落深度会有所增长，但这并不影响井壁的稳定。

为此，Kanfar结合有限元方法研究了井壁崩落与井壁稳定的关系，并提出了一种风险控制模型来分析井壁稳定性。但是，这种方法是基于有限元建立起来的，并没有给出解析评价模型和方法，不利于现场应用。为此，本发明引入风险控制模型，发明了一种基于风险控制模型的井壁稳定定量评价方法，它克服了上述涉及到的问题，提高了预测井壁坍塌压力当量钻井液密度的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于风险控制模型的井壁稳定定量评价方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于风险控制模型的井壁稳定定量评价方法，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°；