[发明专利]确定井壁强化条件的方法与系统及井壁强化的方法与系统

权利要求书

1.一种用于确定井壁强化条件的方法，其特征在于，该方法包括：

根据井壁强化模型、所述井壁的预设承压及热流固耦合方程，计算所述井壁所需冷却至的目标温度和所述井壁向地层延伸的裂缝的裂缝开度分布；

根据所述井壁所需冷却至的目标温度，获得钻井液的温度；以及

根据所述裂缝开度分布及粒径匹配准则，获取强化材料的粒径分布，

所述粒径匹配准则包括：第一预设百分比的强化材料的累积粒径分布对应的粒径等于第一预设裂缝开度；且第二预设百分比的强化粒径的累积粒径分布对应的粒径等于第二预设裂缝开度，

其中，所述第一预设百分比小于所述第二预设百分比，所述第一预设裂缝开度小于所述第二预设裂缝开度，且所述第一预设裂缝开度及所述第二预设裂缝开度与所述裂缝开度分布中的最大裂缝开度相关。

2.根据权利要求1所述的用于确定井壁强化条件的方法，其特征在于，所述计算所述井壁所需冷却至的目标温度和所述井壁向地层延伸的裂缝的裂缝开度分布包括：

根据所述井壁强化模型及所述井壁的预设承压，计算在所述井壁被填充强化材料后的裂缝尖端的第一应力强度因子；

根据所述热流固耦合方程、及所述井壁的预设承压与预设目标温度，计算裂缝尖端的第二应力强度因子；

调整所述井壁的预设目标温度，并重新计算所述裂缝尖端的第二应力强度因子，直至所计算的第二应力强度因子与所述第一应力强度因子的差值的绝对值小于或等于预设值；

根据最后一次调整的所述井壁的预设目标温度，获取所述井壁所需冷却至的目标温度；以及

根据由所述热流固耦合方程与最后一次调整的所述井壁的预设目标温度得到的所述地层的位移场，获取所述裂缝开度分布。

3.根据权利要求2所述的用于确定井壁强化条件的方法，其特征在于，所述计算在所述井壁被填充强化材料后的裂缝尖端的第一应力强度因子包括：

根据所述井壁强化模型，获取用于计算所述第一应力强度因子的第一公式；以及

根据所述第一公式、所述井壁的预设承压、及距所述井壁无限远处的最小水平地应力与最大水平地应力，计算所述第一应力强度因子。

4.根据权利要求3所述的用于确定井壁强化条件的方法，其特征在于，用于计算所述第一应力强度因子K_Ιa的第一公式为：K_Ιa＝(F₁+F₂)·[2P_w-(σ_H+σ_h)]+(F₁+3F₃)·(σ_H-σ_h)-2F₄·(P_w-P)，

其中，σ_h为距所述井壁无限远处的最小水平地应力；σ_H为距所述井壁无限远处的最大水平地应力；P为地层的孔隙压力；P_w为所述井壁的预设承压；F₁、F₂、F₃、F₄分别为第一积分函数、第二积分函数、第三积分函数及第四积分函数，

其中，所述第一积分函数F₁、第二积分函数F₂、第三积分函数F₃及第四积分函数F₄分别通过以下公式获得：其中，L为裂缝尖端与井筒中心的距离，a为裂缝长度，R为井筒半径，D为强化材料在裂缝内封堵架桥的位置到井筒中心的距离，以及r为裂缝内任一点到井筒中心的距离。

5.根据权利要求2所述的用于确定井壁强化条件的方法，其特征在于，所述计算裂缝尖端的第二应力强度因子包括：

根据所述热流固耦合方程、及所述井壁的预设承压与预设目标温度，计算地层的位移场；以及

根据J积分算法及所述地层的位移场，计算所述裂缝尖端的第二应力强度因子。