[发明专利]一种煤层安全钻井泥浆密度窗口的预测方法及装置

摘要

本发明提供了一种煤层安全钻井泥浆密度窗口的预测方法及装置。所述方法包括：获取煤层的割理产状，包括面割理与端割理的走向、倾向与倾角；取不同方向的煤心，通过岩心强度实验和数据拟合分别获得煤岩本体与割理面的强度参数；获取所述煤层的井斜角、方位角以及地应力、孔隙压力值；根据所述井斜角、方位角、地应力、孔隙压力值、两组割理面的走向、倾向与倾角、煤岩本体与割理面的强度参数，并依据摩尔‑库伦准则和弱面破坏准则，分别计算安全钻井泥浆密度窗口下限P_b和安全钻井泥浆密度窗口上限P_f。本发明较好的考虑煤岩普遍发育两组正交的割理组的特点，综合考虑煤岩本体破坏与割理弱面破坏的可能性，分析煤层钻井的井壁稳定性，预测安全钻井泥浆密度窗口，方法简单易用，且预测效果好。

主权项

1.一种煤层安全钻井泥浆密度窗口的预测方法，其特征在于，包括：获取煤层的割理产状，包括面割理与端割理的走向、倾向与倾角；取不同方向的煤心，通过岩心强度实验和数据拟合分别获得煤岩本体与割理面的强度参数；获取所述煤层的井斜角、方位角以及地应力、孔隙压力值；给定一较小的泥浆密度初始值，根据所述井斜角、方位角、地应力、孔隙压力值、两组割理面的走向、倾向与倾角、煤岩本体与割理面的强度参数，并依据摩尔‑库伦准则和弱面破坏准则，分别计算井周应力分布与两组弱面上的法向应力与剪切应力，并判断是否发生煤岩本体剪切破坏或弱面滑移破坏，如果发生破坏，则提高钻井泥浆密度值，直至某一钻井泥浆密度值能保证井壁上各处既不发生煤岩本体剪切破坏也不发生沿两组割理面的剪切滑移破坏，则将该钻井泥浆密度值设定为安全钻井泥浆密度窗口下限Pb；从所述安全钻井泥浆密度窗口下限Pb开始，逐步提高钻井泥浆密度值，根据所述井斜角、方位角、地应力、孔隙压力值、两组割理面的单位法向矢量、煤岩本体与割理面的强度参数，并依据摩尔‑库伦准则和弱面破坏准则，分别计算井周应力分布与两组弱面上的法向应力与剪切应力，并判断是否由于形成拉应力而发生本体张拉破坏、垂直于两组割理面的张拉破坏或者沿割理面的剪切滑移破坏，直至某一钻井泥浆密度值会使井壁上至少一点发生上述破坏形式之一，则将保证不发生任何破坏的泥浆密度值设定为安全钻井泥浆密度窗口上限Pf。