[发明专利]一种基于可靠度理论的井壁失稳风险定量评价方法

说明书

本发明公开了一种基于可靠度理论的井壁失稳风险定量评价方法，它包括以下步骤：S1、根据所钻地层的基础数据；S2、根据步骤S1中所建立的输入参数不确定统计表；S3、建立井壁坍塌和井壁破裂失稳极限状态模型；S4、根据步骤S3中所述井壁失稳极限状态模型，分别求解基本随机变量限定下的井壁坍塌压力值和井壁破裂压力值；S5、给定井筒压力均值和变异系数，并采用蒙特卡罗模拟生成给定均值和变异系数下的井筒压力值；S6、统计计算结果以获取井壁坍塌和破裂失稳风险的定量评价结果。本发明的有益效果是：能够定量评价参数不确定性影响下的井壁失稳风险，能够为钻井技术人员和施工人员提供更加准确、有效的决策依据。

技术领域

本发明涉及石油钻井中井壁稳定性评价的技术领域，一种基于可靠度理论的井壁失稳风险定量评价方法。

背景技术

目前，随着常规油气资源的枯竭，致密油气、煤层气、页岩油气、海洋深水油气等非常规油气资源逐渐受到重视。为了有效开发这类非常规油气资源，越来越多的定向井、水平井、大位移井等斜井被广泛采用。例如，采用大位移井开发滩海油气，可以避免建设海洋钻井平台；采用定向井开发海洋油气，可以减少所需钻井平台的数量；采用水平井开发致密油气、煤层气和页岩油气，不仅可以有效增大井筒与储层接触的排水面积，而且有利于分段压裂改造，最终提高油气采收率。但是，这类结构相对复杂的斜井钻井却面临着诸多挑战，如井壁失稳风险高、钻柱摩阻/扭矩高、井眼清洁困难、套管下入困难、套管偏心导致固井质量不佳、套管磨损严重等，这些都将导致钻井非生产时间、钻井周期和钻井成本增加。其中，井壁失稳问题是钻井工程关注的焦点问题之一，井壁失稳通常表现为井壁坍塌和井眼漏失，准确控制井筒压力高于坍塌压力并低于破裂压力，可以有效避免井壁失稳事故，还可以避免诱发产生的井喷、井漏、井塌、卡钻等井下复杂和事故。

目前，国内外学者针对井壁稳定问题开展了较为深入的研究，建立多种经验模型、解析模型和数值模拟方法，研究的焦点主要集中于本构模型和破坏准则。本构模型方面已经形成了线弹性解析解、塑性模型、弹塑性模型、孔隙弹性模型、孔隙热弹性模型、化学孔隙弹性模型、化学孔隙热弹性模型等多种模型，破坏准则方面已经形成了Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则、Mogi-Coulomb准则、修正Lade准则、修正Wiebols-Cook准则、Hoek-Brown准则等多种准则。然而，

由于深部地层地质条件的隐蔽性和不确定性，加之地球物理测井及其解释方法均存在一定误差，使得地层地质力学参数(地应力、孔隙压力)、岩石力学参数等呈现出较强的不确定性，进行井壁稳定分析时将难以确定准确的输入参数；若输入参数出现一定偏差，将导致井壁稳定分析结果出现偏差，甚至可能出现严重错误。国外学者的研究已经表明，输入参数具有极强的不确定性，并且对井壁稳定产生了非常显著的影响。可靠度理论是可靠性研究的最重要的基础理论之一，它主要是研究与解决各种可靠性问题的数学方法和数学模型，研究可靠性的定量规律。

中国专利中，公开号为CN105740583A中公开了一种适用于碳酸盐岩地层井壁稳定性测井评价方法，包括以下步骤：利用有效应力定理得到地层孔隙压力，利用测井资料建立地层坍塌预测模型，结合地层孔隙压力即可获取地层坍塌压力当量泥浆密度，从而得到泥浆密度安全范围，用实际钻井液密度值和泥浆密度安全范围比较，若在泥浆密度安全范围内，则井壁稳定，否则井壁不稳。然而，该技术方案只能解决了目前的传统评价方法适应性窄、不足以解决所有井壁失稳的问题。因此亟需一种根据靠性理论能够定量评价参数不确定性影响下的井壁失稳风险，能够为钻井技术人员和施工人员提供更加准确、有效的决策依据。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有技术的不足，提供了一种能够定量评价参数不确定性影响下的井壁失稳风险，能够为钻井技术人员和施工人员提供更加准确、有效的决策依据基于可靠度理论的井壁失稳风险定量评价方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于可靠度理论的井壁失稳风险定量评价方法，它包括以下步骤：