[发明专利]各向异性储层层理弱面破坏条件的预测方法

说明书

本发明属于石油与天然气开发领域，公开了一种各向异性储层层理弱面破坏条件的预测方法，包括：根据远场地应力引起的各向异性储层井周应力分量和钻井引起的各向异性储层井周应力分量确定各向异性储层井周总应力分量，其中，所述钻井引起的各向异性储层井周应力分量通过借助构建本构方程、平衡方程、协调应变方程、应变‑位移的关系和边界条件进行确定；根据固井对井底径向应力传递的影响和所述各向异性储层井周总应力分量确定射孔孔眼周围的应力分量；根据Jaeger弱面破坏准则和所述射孔孔眼周围的应力分量确定各向异性储层层理弱面破坏的临界压力。本发明可以为各向异性储层的油气开发作业安全提供理论支持，有效降低井壁失稳风险。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开发技术领域，具体地，涉及一种各向异性储层层理弱面破坏条件的预测方法。

背景技术

我国页岩气资源开发潜力巨大，页岩气藏普遍埋藏较深，呈现地质构造复杂、高应力、天然裂缝发育和岩石各向异性等典型特征，而页岩储层存在大量层理弱面，常规假设各向同性的井壁稳定方法不再适用，从而增加了在对页岩储层等各向异性储层进行油气开采作业时出现井壁失稳情况的风险。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种各向异性储层层理弱面破坏条件的预测方法，能够较为准确地预测出各向异性储层在油气开采作业时其层理弱面的破坏条件，以达到有效降低井壁失稳风险的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种各向异性储层层理弱面破坏条件的预测方法，包括：

根据远场地应力引起的各向异性储层井周应力分量和钻井引起的各向异性储层井周应力分量确定各向异性储层井周总应力分量，其中，所述钻井引起的各向异性储层井周应力分量通过借助构建本构方程、平衡方程、协调应变方程、应变-位移的关系和边界条件进行确定；

根据固井对井底径向应力传递的影响和所述各向异性储层井周总应力分量确定射孔孔眼周围的应力分量；

根据Jaeger弱面破坏准则和所述射孔孔眼周围的应力分量确定各向异性储层层理弱面破坏的临界压力。

可选地，所述钻井引起的各向异性储层井周应力分量通过借助构建本构方程、平衡方程、协调应变方程、应变-位移的关系和边界条件进行确定包括：

根据广义平面应变公式确定所述本构方程；

在井眼的任意位置，将所述本构方程中的各向异性储层的柔度张量矩阵旋转至井眼参考坐标系下；

构建与所述钻井引起的各向异性储层井周应力分量相关的应力函数；

根据所述应力函数、所述本构方程、所述平衡方程和所述协调应变方程确定两个耦合的六阶微分方程；

通过求解两个耦合的所述六阶微分方程得到对应的特征根和相关系数，以确定所述钻井引起的各向异性储层井周应力分量的精确解。

可选地，所述钻井引起的各向异性储层井周应力分量的精确解为：

可选地，所述各向异性储层井周总应力分量通过将所述远场地应力引起的各向异性储层井周应力分量和所述钻井引起的各向异性储层井周应力分量相加求得。

可选地，根据固井对井底径向应力传递的影响和所述各向异性储层井周总应力分量确定射孔孔眼周围的应力分量包括：

确定固井后作用在各向异性储层上的径向应力、射孔角度和射孔长度；

忽略射孔孔眼的应力集中效应，根据所述各向异性储层井周总应力分量、所述固井后作用在各向异性储层上的径向应力、所述射孔角度和所述射孔长度确定所述射孔孔眼周围的应力分量。

可选地，所述射孔孔眼周围的应力分量为：