[发明专利]一种垂直井井壁破裂压力计算方法、装置和计算机设备

权利要求书

1.一种垂直井井壁破裂压力计算方法，其特征在于，包括：

获取井壁破裂处主应力；

基于双剪统一强度理论，引入中间主应力系数，结合井壁破裂处主应力，建立考虑中间主应力贡献度的垂直井井壁破裂压力计算公式；

将地质参数输入考虑中间主应力贡献度的垂直井井壁破裂压力计算公式中，通过调整中间主应力系数，确定垂直井井壁破裂压力；

所述获取井壁破裂处主应力，具体包括：

获取垂直井井壁围岩应力分布；

基于垂直井井壁围岩应力分布，获取垂直井井壁围岩有效应力分布；

根据垂直井井壁围岩有效应力分布，确定井壁破裂处主应力；

所述获取垂直井井壁围岩应力分布，具体包括：

根据弹性力学理论，通过钻井液柱压力P_i、上覆岩层压力σ_v、最大水平地应力σ_H及最小水平地应力σ_h，确定垂直井井壁围岩应力分布表达式；

所述垂直井井壁围岩应力分布表达式为：

其中，r₀为垂直井半径；μ为岩石泊松比；r为径向坐标；θ为井壁上某点的矢径与最大水平地应力σ_H的夹角；

所述垂直井井壁围岩有效应力分布的表达式为：

其中，ξ为有效应力系数，P_p为孔隙压力；P_i为钻井液柱压力、σ_v为上覆岩层压力、σ_H为最大水平地应力；σ_h为最小水平地应力；θ为井壁上某点的矢径与最大水平地应力σ_H的夹角；

所述根据垂直井井壁围岩有效应力分布，确定井壁破裂处主应力，具体包括：

当θ＝0°或θ＝180°时，cos2θ＝1，σ′_θ取得最小值，即此处发生井壁破裂；井壁破裂处径向、切向及竖向有效应力表达式为：

其中，σ′_rc为井壁破裂处径向有效应力；σ′_θc为井壁破裂处切向有效应力；σ′_zc为井壁破裂处竖向有效应力；对于岩石受的切向应力达到岩石的抗拉强度而造成破坏的情况，建立σ₁、σ₂、σ₃主应力表达式为：σ₁＝σ′_zc,σ₂＝σ′_rc,σ₃＝σ′_θc；

所述建立考虑中间主应力贡献度的垂直井井壁破裂压力计算公式，具体包括：

将主应力表达式代入双剪统一强度理论中的判别式进行比较，得出三个主应力满足以下条件：

则将σ₁、σ₂、σ₃主应力表达式代入以压应力为正的主应力F′形式双剪统一强度理论公式：

整理得考虑中间主应力贡献度的垂直井井壁破裂压力计算公式：

其中，C₀为剪切强度参数，为岩石内摩擦角，b为反映中间主切应力以及相应面上的正应力对材料破坏影响程度的系数。