[发明专利]一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法

说明书

本发明公开一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，包括：确定地质力学参数和岩石力学参数；获得地质力学参数、岩石力学参数的分布拟合结果；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；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；建立井壁失稳风险可靠度评价模型；根据K‑S检验值、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。本发明利用测井数据或室内实验结果，充分对参数的不确定性进行表征，尤其是考虑各个参数之间的相关性，使蒙特卡洛抽样获取的样本更准确，提高井壁失稳风险评估的准确性。

技术领域

本发明涉及一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，属于石油工程岩石力学、岩石力学与工程等相关领域。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，对天然气的需求急剧增长，供需矛盾日益突出，能源安全面临新的挑战，石油与天然气开发向深井超深井扩展，但是深井超深井相比传统浅层井，地质环境的隐蔽性和复杂性增加，力学特性的不确定性更强，对井壁稳定提出了更高的挑战，这也是长期困扰钻井工程的技术难题。在钻井井壁稳定研究中，井壁破坏主要为井壁的剪切坍塌破坏和张性破坏。目前，井壁失稳风险评估方法对于岩石力学参数和地质力学参数的表征，大多数研究学者将其定义为独立变量。但是，岩石力学参数和地质力学参数不是纯随机变量，而是具有一定相关性的变量。利用相关性分析对参数之间的关系进行表征，对井壁失稳风险进行评估的研究尚未见报道。

因此，考虑参数相关性的影响，发明一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，从而为井壁稳定分析、水力压裂改造设计提供基础依据。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，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。

进一步的技术方案是，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。

进一步的技术方案是，所述室内实验数据的室内试验样本不低于50个。

进一步的技术方案是，所述步骤S30中K-S检验值的计算公式为：

D_n＝max|S_n(x)-F(x)|

式中：D_n为K-S检验值；S_n(x)为A_i(x_i)的累积分布函数；F_n(x)为理论上的累积分布函数；k_n为小于或等于x的x_i的个数；n为事件数；f(y)为理论上的概率分布函数。