[发明专利]钻井液安全密度设计的方法及设备

说明书

本发明实施例提供一种钻井液安全密度设计的方法及设备，该方法包括：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，本发明实施例设计的钻井液密度介于岩石孔隙压力和闭合压力之间，符合维持井壁稳定的实际需求。

技术领域

本发明实施例涉及油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种钻井液安全密度设计的方法及设备。

背景技术

在油气井钻井过程中，在钻开地层形成井眼的过程中，井壁会发生较为显著的位移，导致井壁破裂和垮塌，因此设置合理的钻井液密度，抑制井壁位移的出现，可以最大限度地防止井壁破裂或垮塌，维持井壁的稳定性，使得钻井液密度对于维持钻井过程中的井壁稳定具有至关重要的作用。钻井液的密度过小，则会造成溢流或井喷；钻井液的密度过大，则会造成井漏，使得钻井液侵入地层，造成储层伤害。因此设计最佳的钻井液密度对于油气的勘探开发至关重要。

目前，现有的钻井液密度设计方法，一般是利用岩石屈服准则计算其坍塌压力和破裂压力，进而根据坍塌压力和破裂压力确定钻井液的安全密度窗口。坍塌压力对应着井壁的剪切破坏，破裂压力对应着井壁的张拉破坏。

但是，发明人发现上述现有技术至少存在以下技术问题：由于不同的岩石屈服准则计算的坍塌压力和破裂压力差异较大，有的设计较为保守，影响钻井效果，有的则安全性不高，易导致事故发生。

发明内容

本发明实施例提供一种钻井液安全密度设计的方法及设备，以克服由于不同的岩石屈服准则计算的坍塌压力和破裂压力差异较大，有的设计较为保守，影响钻井效果，有的则安全性不高，易导致事故发生的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种钻井液安全密度设计的方法，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。

在一种可能的设计中，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。

在一种可能的设计中，，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。

在一种可能的设计中，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。

在一种可能的设计中，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。