[发明专利]一种裂缝性地层封堵承压能力的预测方法

权利要求书

1.一种裂缝性地层封堵承压能力的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取岩石力学参数、施工参数以及封堵层的参数；

S2、再获取封堵层架桥距离a；

S3、最后根据裂缝性地层封堵承压能力预测模型计算得到封堵裂缝的扩展压力P_w；

其中，

F_λ(s)＝(1-λ)0.5(3-s)[1+1.243(1-s)³]+1+(1-s)[0.5+0.743(1-s)²]

ΔL＝L-a-b

s＝L/(R+L)

λ＝σ_H/σ_h

式中：E为地层岩石的弹性模量，GPa；υ为泊松比，无因次量；σ_H为最大水平地应力，MPa；σ_h为最小水平地应力，MPa；P_w为封堵裂缝的扩展压力，MPa；L为裂缝长度，mm；R为井眼半径，mm；c为与裂缝长度和井眼半径有关的系数；b为封堵层长度，mm；a为封堵层架桥距离，mm；w为封堵位置处的裂缝宽度，mm；P_i为原始地层压力，MPa；P_t为封堵情况下裂缝尖端的流体压力，MPa；ΔL为裂缝尖端长度，mm；I_d为裂缝尖端压力衰减的距离，mm；K_z为封堵层渗透率，mD；K_i为地层渗透率，mD；x为裂缝长度方向任意位置处的横坐标，mm；K_IC为地层岩石的临界应力强度因子，MPa·m^0.5；F_λ(s)为几何系数，无因次量；s为裂缝长度与裂缝尖端到井眼中心的距离之比，无因次量；λ为最大水平地应力与最小水平地应力之比，无因次量。

2.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层封堵承压能力的预测方法，其特征在于，上述参数包括临界应力强度因子、弹性模量、泊松比、封堵层长度、裂缝长度、井眼半径、裂缝尖端压力衰减距离、最大水平主应力、最小水平主应力、裂缝封堵层渗透率、地层渗透率、原始地层压力。

3.根据权利要求2所述的一种裂缝性地层封堵承压能力的预测方法，其特征在于，所述步骤S3的具体过程为：

S31、首先对封堵裂缝的扩展压力P_w进行初始赋值，并根据下式计算井壁的裂缝宽度分布；

式中：w(x)为裂缝宽度分布；E为地层岩石的弹性模量，GPa；υ为泊松比，无因次量；σ_H为最大水平地应力，MPa；σ_h为最小水平地应力，MPa；P_w为封堵裂缝的扩展压力，MPa；L为裂缝长度，mm；R为井眼半径，mm；x为裂缝长度方向任意位置处的横坐标，mm；c为与裂缝长度和井眼半径有关的系数，无因次量；

S32、再根据封堵位置处的距离a来计算封堵位置处的裂缝宽度w；

式中：E为地层岩石的弹性模量，GPa；υ为泊松比，无因次量；σ_H为最大水平地应力，MPa；σ_h为最小水平地应力，MPa；P_w为封堵裂缝的扩展压力，MPa；L为裂缝长度，mm；R为井眼半径，mm；c为与裂缝长度和井眼半径有关的系数，无因次量；w为封堵位置处的裂缝宽度，mm；P_w为封堵裂缝的扩展压力，MPa；

S33、根据下式计算封堵情况下裂缝尖端的流体压力P_t；

ΔL＝L-a-b

式中：P_i为原始地层压力，MPa；P_t为封堵情况下裂缝尖端的流体压力，MPa；w为封堵位置处的裂缝宽度，mm；b为封堵层长度，mm；a为封堵层架桥距离，mm；ΔL为裂缝尖端长度，mm；I_d为裂缝尖端压力衰减的距离，mm；K_z为封堵层渗透率，mD；K_i为地层渗透率，mD；L为裂缝长度，mm；

S34、根据以下模型计算地层岩石的临界应力强度因子K_IC；

F_λ(s)＝(1-λ)0.5(3-s)[1+1.243(1-s)³]+1+(1-s)[0.5+0.743(1-s)²]

λ＝σ_H/σ_h

s＝L/(R+L)

式中：K_IC为地层岩石的临界应力强度因子，MPa·m^0.5；σ_H为最大水平地应力，MPa；σ_h为最小水平地应力，MPa；L为裂缝长度，mm；R为井眼半径，mm；s为裂缝长度与裂缝尖端到井眼中心的距离之比，无因次量；b为封堵层长度，mm；λ为最大水平地应力与最小水平地应力之比，无因次量；a为封堵层架桥距离，mm；P_w为封堵裂缝的扩展压力，MPa；P_t为封堵情况下裂缝尖端的流体压力，MPa；ΔL为裂缝尖端长度，mm；F_λ(s)为几何系数，无因次量；

S35、再将上述计算得到的地层岩石的临界应力强度因子K_IC与现场获取的临界应力强度因子进行比较；当二者不同时，重新对封堵裂缝的扩展压力P_w进行赋值，并重复步骤S31-S35，直到二者相同时，则此时赋值的封堵裂缝的扩展压力P_w为最终结果。