基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法及装置，该方法包括：对节理面进行三维轮廓扫描获取节理面参数，计算节理面的粗糙度；所述节理面根据预设的起伏角切割岩样得到；根据剪切试验获取的岩样的法向应力和切向应力计算岩样的岩石力学参数；根据岩石力学三轴实验获取的岩样的轴向应力、轴向应变和径向应变计算岩样的岩石物性参数；根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型；通过改变起伏角和/或节理面个数多次切割岩样获取多个井壁粗糙度；将所述多个井壁粗糙度分别输入井壁稳定模型，获得多个井壁岩石位移量，判断井壁稳定模型是否稳定，可以提高井壁稳定性判断的准确性。判断的准确性。判断的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法及装置


[0001]本专利技术涉及非常规钻井工程
，尤其涉及一种基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]井壁稳定是钻完井过程中需考虑的关键问题，由于页岩气储层中存在天然节理面，在钻井过程中容易发生滑移，产生掉块造成卡钻等钻井事故，处理卡钻事故增加钻井周期，降低钻井效率，增加钻井成本。通过钻前模拟分析，可以计算井壁处岩石滑移量，判断井壁是否发生失稳，帮助钻井工程师提前判断井下情况，制定安全钻井方案。
[0004]目前判断井壁稳定的方法主要分为：实验室模拟法，有限元预测法等。其中，实验室模拟法是通过实验室的大型设备制造井下复杂情况，然后模拟井下应力场，获得钻井前过程中井筒半径的变化量进行计算，此方法设备较为昂贵，且实验室模拟只能做到部分接近现场条件，仅可作为参考。有限元预测法是通过前期岩石力学实验获得岩石力学参数，将岩石力学参数带入建立的模型中，但无法模拟含有节理面的井壁失稳情况。
[0005]综上来看，亟需一种不同于现有技术的井壁稳定判断方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法，用以提高井壁稳定性判断的准确性，减少井下事故发生，降低模拟成本，该方法包括：
[0007]对节理面进行三维轮廓扫描获取节理面参数，根据节理面参数计算节理面的粗糙度；所述节理面根据预设的起伏角切割岩样得到；
[0008]根据剪切试验获取的岩样的法向应力和切向应力计算岩样的岩石力学参数；
[0009]根据岩石力学三轴实验获取的岩样的轴向应力、轴向应变和径向应变计算岩样的岩石物性参数；
[0010]根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型；
[0011]获取多个井壁粗糙度，所述多个井壁粗糙度通过改变起伏角和/或节理面个数多次切割岩样得到；将所述多个井壁粗糙度分别输入井壁稳定模型，获得多个井壁岩石位移量；根据所述多个井壁岩石位移量判断井壁稳定模型是否稳定。
[0012]本专利技术实施例还提供一种基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟装置，用以提高井壁稳定性判断的准确性，减少井下事故发生，降低模拟成本，该装置包括：
[0013]粗糙度计算模块，用于对节理面进行三维轮廓扫描获取节理面参数，根据节理面参数计算节理面的粗糙度；所述节理面根据预设的起伏角切割岩样得到；
[0014]岩石力学参数计算模块，用于根据剪切试验获取的岩样的法向应力和切向应力计
算岩样的岩石力学参数；
[0015]岩石物性参数计算模块，用于根据岩石力学三轴实验获取的岩样的轴向应力、轴向应变和径向应变计算岩样的岩石物性参数；
[0016]井壁稳定模型建立模块，用于根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型；
[0017]获取与判断模块，用于获取多个井壁粗糙度，所述多个井壁粗糙度通过改变起伏角和/或节理面个数多次切割岩样得到；将所述多个井壁粗糙度分别输入井壁稳定模型，获得多个井壁岩石位移量；根据所述多个井壁岩石位移量判断井壁稳定模型是否稳定。
[0018]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法。
[0019]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法。
[0020]本专利技术实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法。
[0021]本专利技术实施例中，对节理面进行三维轮廓扫描获取节理面参数，根据节理面参数计算节理面的粗糙度；所述节理面根据预设的起伏角切割岩样得到；根据剪切试验获取的岩样的法向应力和切向应力计算岩样的岩石力学参数；根据岩石力学三轴实验获取的岩样的轴向应力、轴向应变和径向应变计算岩样的岩石物性参数；根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型；获取多个井壁粗糙度，所述多个井壁粗糙度通过改变起伏角和/或节理面个数多次切割岩样得到；将所述多个井壁粗糙度分别输入井壁稳定模型，获得多个井壁岩石位移量；根据所述多个井壁岩石位移量判断井壁稳定模型是否稳定，可以提高井壁稳定性判断的准确性，减少井下事故发生，降低模拟成本。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0023]图1为本专利技术实施例中基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法的处理流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例中不同预设起伏角切割岩样的截面示意图；
[0025]图3A为本专利技术实施例中井壁稳定模型的一立体示意图；
[0026]图3B为本专利技术实施例中井壁稳定模型的一俯视图；
[0027]图4为本专利技术实施例中节理面粗糙度和/或节理面个数对井壁稳定影响的趋势图；
[0028]图5为本专利技术实施例中基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟装置的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术一实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0031]图1为本专利技术实施例中基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法的处理流程图。如图1所示，本专利技术实施例中基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法可以包括：
[0032]步骤101、对节理面进行三维轮廓扫描获取节理面参数，根据节理面参数计算节理面的粗糙度；所述节理面根据预设的起伏角切割岩样得到；
[0033]步骤102、根据剪切试验获取的岩样的法向应力和切向应力计算岩样的岩石力学参数；
[0034]步骤103、根据岩石力学三轴实验获取的岩样的轴向应力、轴向应变和径向应变计算岩样的岩石物性参数；
[0035]步骤104、根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型；
[0036]步骤105、获取多个井壁粗糙度，所述多个井壁粗糙度通过改变起伏角和/或节理面个数多次切割岩样得到；将所述多个井壁粗糙度分别输入井壁稳定模型，获得多个井壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟方法，其特征在于，包括：对节理面进行三维轮廓扫描获取节理面参数，根据节理面参数计算节理面的粗糙度；所述节理面根据预设的起伏角切割岩样得到；根据剪切试验获取的岩样的法向应力和切向应力计算岩样的岩石力学参数；根据岩石力学三轴实验获取的岩样的轴向应力、轴向应变和径向应变计算岩样的岩石物性参数；根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型；获取多个井壁粗糙度，所述多个井壁粗糙度通过改变起伏角和/或节理面个数多次切割岩样得到；将所述多个井壁粗糙度分别输入井壁稳定模型，获得多个井壁岩石位移量；根据所述多个井壁岩石位移量判断井壁稳定模型是否稳定。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节理面参数包括岩样的最大峰高和最大谷深。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下公式根据节理面参数计算节理面粗糙度：其中，R为节理面粗糙度，L为岩样长度，y为岩样的高度，取值范围在最大峰高和最大谷深之间，dx为单位长度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石力学参数包括岩样节理面的粘聚力和内摩擦角。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下公式根据岩样的法向应力和切向应力计算岩样节理面的粘聚力：其中，C为岩样节理面的粘聚力，σ
i
为岩样的法向应力，τ
i
为岩样的切向应力，i为为非负整数，从1开始取值，取值到n。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下公式根据岩样的法向应力和切向应力计算岩样节理面的内摩擦角：其中，φ为岩样节理面的内摩擦角，σ
i
为岩样的法向应力，τ
i
为岩样的切向应力，i为为非负整数，从1开始取值，取值到n。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石物性参数包括岩样的杨氏模量和泊
松比。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，按照如下公式根据岩样的轴向应力和轴向应变计算岩样的杨氏模量：其中，E为岩样的杨氏模量，σ
a
为岩样的轴向应力，ε
a
为岩样的轴向应变，a为轴向的下标。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，按照如下公式根据岩样的轴向应变和径向应变计算岩样的泊松比：其中，V为岩样的泊松比，ε
r
为岩样的径向应变，ε
a
为岩样的轴向应变，a为轴向的下标，r为径向的下标。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型，包括：采用三维离散元模拟软件3DEC，根据节理面的粗糙度、岩石力学参数、岩石物性参数和流体实验获取的流体参数，建立井壁稳定模型。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个井壁岩石位移量判断井壁稳定模型是否稳定，包括：在所述多个井壁岩石位移量均未超过预设阈值时，判断井壁稳定模型为稳定；在所述多个井壁岩石位移量中有超过预设数量的井壁岩石位移量超过预设阈值时，判断井壁稳定模型为不稳定。12.一种基于节理面粗糙度的井壁稳定模拟装置，其特征在于，包括：粗糙度计算模块，用于对节理面进行三维轮廓扫描获取节理面参数，根据节理面参数计算节理面的粗糙度；所述节理面根据预设的起伏角切割岩样得到；岩石力学参数计算模块，用于根据剪切试验获取的岩样的法向应力和切向应力计算岩样的岩石力学参数；岩石物性参数计算模块，用于根据岩石力学三轴实...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，杨恒林，袁光杰，夏焱，付利，王元，冯明，郭凯杰，孙钰淇，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：