[发明专利]钻井液安全密度设计的方法及设备

权利要求书

1.一种钻井液安全密度设计的方法，其特征在于，包括：

建立维持目标井的井壁稳定的钻井液液柱压力计算模型；

获取所述目标井的周围岩石地质力学参数；

根据所述周围岩石地质力学参数和所述钻井液液柱压力计算模型，得到所述目标井的钻井液安全密度；

所述维持目标井的井壁稳定的钻井液液柱压力计算模型为：

式中，p_w为钻井液液柱压力，MPa；σ_H为最大水平地应力，MPa；σ_h为最小水平地应力，MPa；μ为井周围岩的泊松比，无量纲；θ为极角，无量纲；

所述获取所述目标井的周围岩石地质力学参数，包括：

根据声波测井资料，计算所述目标井地层的弹性模量和泊松比，其中所述声波测井资料为所述目标井地层的声波测井资料，采用伊顿法计算所述目标井的地层孔隙压力，采用组合弹簧模型计算所述目标井的地层的最大水平地应力、最小水平地应力；

根据声波测井资料，计算所述目标井地层的弹性模量和泊松比，包括：

式中，E为地层弹性模量，MPa；μ为泊松比，无量纲量；ρ为地层密度，g/cm³；Δt_s为声波测井的横波时差，μs/m；Δt_c为声波测井的纵波时差，μs/m；

根据所述声波测井资料，采用伊顿法计算所述目标井的地层孔隙压力，包括：

G_p＝G_op-(G_op-ρ_w)(Δt/Δt_n)ⁿ

式中，G_p为井深H处的地层孔隙压力梯度，MPa/m；G_op为井深H处的上覆岩层压力梯度，MPa/m；ρ_w为井深H处的地层水压力梯度，MPa/m；Δt为井深H处地层实测声波时差，μs/m；Δt_n为井深H处地层声波时差正常趋势值，μs/m；n为伊顿指数，无量纲；

根据地层孔隙压力梯度G_p计算目标井的地层孔隙压力P_p＝G_pH，其中H为井深；

根据所述声波测井资料，采用组合弹簧模型计算所述目标井的地层的最大水平地应力、最小水平地应力，包括：

式中，σ_H为最大水平地应力，MPa；σ_h为最小水平地应力，MPa；E为岩石弹性模量，MPa；μ为岩石泊松比，无量纲；σ_v为上覆地层压力，MPa；α为Biot系数；P_p为地层孔隙压力，MPa；ε_H为最大水平地应力方向的构造应力系数，无量纲；ε_h为最小水平地应力方向的构造应力系数，无量纲。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立维持目标井的井壁稳定的钻井液液柱压力计算模型，包括：

根据所述目标井的井眼和周围地层的受力分析，采用弹性理论建立所述维持目标井的井壁稳定的钻井液液柱压力计算模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极角取值为π/2。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述周围岩石地质力学参数和所述钻井液液柱压力计算模型，得到所述目标井的钻井液安全密度，包括：

将为最大水平地应力σ_H、最小水平地应力σ_h、井周围岩的泊松比μ、极角θ，导入所述钻井液液柱压力计算模型中得到井深H处的钻井液液柱压力；

根据井深H处的钻井液液柱压力和钻井液密度换算公式得到井深H处的钻井液密度。

5.一种钻井液安全密度设计的设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机执行指令；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如权利要求1至4任一项所述的钻井液安全密度设计的方法。