[发明专利]一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法

权利要求书

1.一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，其特征在于，包括：

步骤S10、根据测井数据或室内试验数据，确定地质力学参数和岩石力学参数；

步骤S20、选择多种常见概率分布函数对地质力学参数和岩石力学参数进行分布函数拟合，获得地质力学参数、岩石力学参数的分布拟合结果；

步骤S30、根据K-S检验对地质力学参数、岩石力学参数的分布拟合结果进行计算，获得K-S检验值并排序；

步骤S40、根据Kendall相关分析，对地质力学参数和岩石力学参数进行相关性分析获得相关系数矩阵；

步骤S50、基于坍塌压力和破裂压力模型，建立考虑参数相关性影响的井壁失稳风险可靠度评价模型；

步骤S51、根据坍塌压力模型，建立井壁坍塌失稳功能函数，进一步，建立井壁坍塌失稳的可靠度和失效概率模型；

目前，井壁稳定分析中，坍塌压力计算模型可表示：

式中，p_c为坍塌压力；p_p为孔隙压力；σ_H为最大水平主应力；σ_h为最小水平主应力；C₀为内聚力；为内摩擦角；A为中间系数；α为Biot系数，0.85；η为应力非线性修正系数，取值为η＝0.95；

对于井壁坍塌失稳，根据可靠度理论，将影响井壁坍塌失稳的因素分为两类综合量，即载荷随机变量Q_c和抗力随机变量R_c，载荷随机变量Q_c表示坍塌压力，受到水平最大主应力、水平最小主应力、孔隙压力、内聚力、内摩擦角的影响；抗力随机变量R_c表示井筒压力p_i；

因此，井壁坍塌失稳功能函数Z_c可表示为：

假定坍塌压力Q_c和井筒压力R_c相互独立，即f_Qc(Q_c)和f_Rc(R_c)为两个独立的随机变量分布函数，由于描述功能函数的基本变量为随机变量，可以认为是连续函数，因此，功能函数Z_c为概率分布函数，井壁稳定概率P_fc与井壁坍塌失稳概率P_rc和为1，则井壁坍塌失稳的可靠度和失效概率分别为：

式中：P_fc为井壁稳定概率；P_rc为井壁坍塌失稳概率；Z_c为功能函数；f_Rc为抗力随机变量分布函数；f_Qc为载荷随机变量分布函数；Q_c为载荷随机变量；

步骤S52、根据破裂压力模型，建立井壁破裂失稳功能函数，进一步，建立井壁破裂失稳的可靠度和失效概率模型；

目前，井壁稳定分析中，破裂压力计算模型可表示：

p_f＝3σ_h-σ_H-αp_p+S_t

式中：p_f为破裂压力，MPa；p_p为孔隙压力；σ_H为最大水平主应力；σ_h为最小水平主应力；S_t为抗拉强度；α为Biot系数，0.85；

步骤S60、根据步骤S30获得的K-S检验值、步骤S40获得的相关系数矩阵，进行蒙特卡洛模拟，并带入井壁失稳风险可靠度评价模型中计算井壁失稳风险。

2.根据权利要求1所述的一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，其特征在于，所述地质力学参数包括最大水平主应力、最小水平主应力、孔隙压力，所述岩石力学参数包括内聚力、内摩擦角、抗张强度。