【技术实现步骤摘要】
一种用于设计钻井坍塌压力的方法及系统
[0001]本专利技术涉及石油天然气钻井
，尤其是涉及一种用于设计钻井坍塌压力的方法及系统。
技术介绍
[0002]钻井期间井壁应力稳定性与井筒液柱压力直接相关，当井筒液柱压力不足以维持井壁应力平衡时便会发生失稳掉块现象，进一步，在钻井液密度越小时，井筒内液柱压力越低，裸眼井壁失稳掉块就会越多，若掉块过多则将会导致井下钻具遇阻影响正常施工，甚至造成卡钻等井下复杂。因此，为了防止井壁失稳掉块引起工程事故，要求钻井液液柱压力不得低于坍塌压力。
[0003]在现有钻井坍塌压力设计技术中，往往是依照井壁不发生任何一点应力坍塌现象为原则，以此来确定防塌钻井液密度低限，但这种方式所产生的效果是钻井液密度往往较高。这样，既耗费钻井液材料，又影响机械钻速、加重储层伤害，严重阻碍了钻进工程提速降本工艺的形成与实施。
[0004]由此可知，现有钻井坍塌压力设计方案中要求井壁不发生应力失稳状态的条件是过于苛刻的，并不符合现场实际情况。实际钻井施工中，井壁有一定程度的失稳掉块和井径扩大是可...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于设计钻井坍塌压力的方法，包括：步骤一、获取待钻目标地层的地质力学参数，并根据所述目标地层的钻井类型，设置在对所述目标地层进行安全钻井施工时所需的井壁圆周完整程度；步骤二、设置钻井液密度，基于此，根据所述地质力学参数，对所述目标地层的井周应力进行分析，生成井壁应力信息，所述井壁应力信息包括井眼不同方位处的井壁应力特征；步骤三、根据所述井壁应力信息，统计在实施安全钻井施工时维持井壁圆周应力稳定状态的区域占井壁圆周面积的比例，基于此，确定在所述比例达到所述井壁圆周完整程度时对应的坍塌压力当量密度，从而由所述坍塌压力当量密度计算钻井坍塌压力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地质力学参数包括但不限于：地应力参数、地层压力参数、岩石弹性参数、岩石强度参数和井眼轨迹参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在计算所述井壁圆周应力分布特征中每个井周方位角度处的应力状态时，包括：根据所述地应力参数中垂向地应力、最大水平地应力和最小水平地应力、以及所述井眼轨迹参数中井斜角和井斜方位角，计算在井筒直角坐标系下不同方位处的地应力分量；根据所述不同方位处的地应力分量、所述岩石弹性参数中的泊松比、所述钻井液密度以及钻井垂深，计算在井眼轴坐标系下不同方位处的井壁应力分量；根据所述不同方位处的井壁应力分量、所述岩石弹性参数中的孔隙弹性系数、以及所述地层压力参数中的地层孔隙流体压力，计算不同圆周方位处的井壁岩石有效主应力。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用如下表达式分别计算当前方位处的所述地应力分量、所述井壁应力分量和所述井壁岩石有效主应力：述地应力分量、所述井壁应力分量和所述井壁岩石有效主应力：述地应力分量、所述井壁应力分量和所述井壁岩石有效主应力：
其中，x、y、z分别表示与井眼轴坐标对应的空间直角坐标系下的三个方向，σ
A
、σ
B
、σ
C
分别表示所述井壁岩石有效主应力，g表示重力加速度，ρ
m
表示初始的钻井液密度，h
v
表示钻井垂深，η表示孔隙弹性系数，P
p
表示地层孔隙流体压力，σ
θ
、σ
z
、τ
θz
分别表示在井眼轴坐标系下的所述井壁应力分量，S
xx
、S
yy
、S
zz
、S
xy
、S
xz
、S
yz
表示所述地应力分量，v表示泊松比，θ表示当前井周方位角度，S
v
表示垂向地应力，S
H
表示最大水平地应力，S
h
表示最小水平地应力，β表示最大水平地应力方位与井眼方位的夹角，α
w
表示井斜角。5.根据权利要求2～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤三包括：根据所述井壁应力信息，分别识别不同井周方位角度的井壁稳定状态；根据所有井周方位角度的井壁稳定状态识别结果，计算当前深度...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟敬敏，刘其明，齐丛丽，张涛，彭红利，智慧文，陈汉军，钱守泓，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西南油气分公司，
类型：发明
国别省市：
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