[发明专利]一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法

权利要求书

1.一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、利用气测渗透仪测试裂缝型岩心和完整型岩心的渗透率；

步骤二、根据三维CT扫描仪和测井资料测试裂缝型岩心的物性参数；

步骤三、利用岩石三轴压缩试验测试裂缝型岩心和完整型岩心的孔隙介质力学参数，并通过等效序列模型求取裂缝型岩心中裂缝系统对应的孔隙介质力学参数及裂缝型岩心的岩石强度参数；

步骤四、利用热膨胀系数测定仪和Hot Disk热常数分析仪测试裂缝型岩心和完整型岩心的热物性参数；

步骤五、利用声发射试验测试地应力，通过反算构造应力系数并结合测井资料获得地应力分布；

步骤六、利用测井参数反演得到地层原始孔隙压力分布；

步骤七、利用钻进过程的API RP 13D双幂律型钻井液循环温度场控制方程和拉普拉斯变换处理，解析出四类全瞬态井壁温度场解析解；

步骤八、利用瞬态井壁温度场解析解、双重孔隙热弹性理论的本构方程和质量守恒方程解析出非均匀地应力条件下裂缝性地层的井周围岩受热流固耦合作用的孔隙压力场和应力场；

步骤九、利用非均匀地应力条件下裂缝性地层的井周围岩受热流固耦合作用的孔隙压力场和应力场、摩尔-库伦准则和拉伸破裂准则确定裂缝性地层安全密度窗口SMWW＝{ρ_c,ρ_f}。

2.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，所述步骤二中裂缝型岩心的物性参数包括裂缝间距和裂缝宽度。

3.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，所述步骤三中孔隙介质力学参数包括杨氏模量、泊松比、Skempton系数、流体体积模量；所述岩石强度参数包括内聚力、内摩擦角、和拉伸强度。

4.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，所述步骤四中的热物性参数包括固相热膨胀性系数、液相热膨胀性系数、热传导率、比热容。

5.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，所述步骤五中的地应力包括上覆岩层压力、水平最大地应力和水平最小地应力。

6.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，所述步骤七中的瞬态井壁温度场解析解包括钻柱内部温度场解析解、井眼环空温度场解析解、井壁温度场解析解、及地层径向扩散温度场解析解；

式中，K_n()是修正的第二类n阶贝塞尔函数；s为Laplace变换引入的复频率，与时间有关；r为井眼中心至地层内部某位置的径向距离，m；r_w为井眼半径，m；T₀为地层初始温度，℃。

7.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，所述步骤八中孔隙压力场和应力场的计算公式为：

式中：p₀为地层初始孔隙压力，MPa；p_m为井眼泥浆压力，MPa；σ_H为水平最大地应力，MPa；σ_h为水平最小地应力，MPa；θ为井周角，研究位置点的矢径与水平最大地应力σ_H方向的夹角，°；P₀为平均应力；S₀为偏应力。

8.根据权利要求1所述的一种裂缝性地层井壁稳定双重孔隙热弹性耦合评价方法，其特征在于，所述步骤九中摩尔-库伦准则为：

式中：C和分别为对应孔隙介质的固有内聚力和内摩擦；σ′₁为最大有效主应力；σ′₃为最小有效主应力。