本申请涉及石油勘探开发技术领域，具体公开了一种地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法，包括：根据地层的最大水平地应力、最小水平地应力和内摩擦系数确定地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力；基于施加的外应力在应力平面上的投影线与所述最小水平地应力方向的夹角、地层的内摩擦系数以及破裂面的方位角，计算地层的剪切破裂系数，所述应力平面为所述最大水平地应力和最小水平地应力所在的平面；基于地层的内聚力、地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力，以及地层的剪切破裂系数，计算地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力。本申请可以预估地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力，进而判断施加的外应力是否为安全施工应力。
1、地层破裂通常包括包含张破裂和剪切破裂。张破裂是指在地层存在裂缝或微裂缝的情况下，当外加应力超过地层临界应力强度因子时所产生的破裂；剪切破裂是指在地层压裂过程中出现的一种重要破裂类型。
2、牛虎林等人结合成像测井和地震资料，研究了裂缝及孔洞分布、现今地应力与裂缝有效性分析和储层裂缝定量评价，综合预测了裂缝发育带，有效评价了钻井诱导缝的方位、数量。
3、李守定等人利用分形理论研究了岩石拉剪破裂面特征，研究了岩石拉剪-压剪全区破裂准则、剪切速率对岩石拉剪破裂强度的影响，采用颗粒流离散元研究了岩石拉剪破裂过程。研究结果得出岩石的微观断裂形式是拉伸破坏和剪切破坏的结合，剪切破裂首先发生，剪切速率与剪切强度成非线性负相关关系。
5、谢海峰等人采用剪切盒实验研究脆性岩石的高温剪切性能。实验表明胶结物材料和岩石内部微裂纹两种因素共同影响着岩石的性质和剪切破裂，前者占主导地位。岩石断口多为穿晶断裂晶面上具有多而密的平行线条纹和较多的岩屑等典型的剪切破坏特征，表明岩石破坏为剪切断裂。
r/>技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的难题，本申请提供一种地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法，能够确定地层发生剪切劈裂时的临界外应力大小，进而确定安全施工应力范围，从而有利于优化大体积压裂施工参数，降低需要体积改造地层的勘探开发成本，提高待改造地层的开发效率。
2、本申请的第一方面，提供了一种地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法，包括：
3、根据地层的最大水平地应力、最小水平地应力和内摩擦系数确定地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力；
4、基于施加的外应力在应力平面上的投影线与所述最小水平地应力方向的夹角、地层的内摩擦系数以及破裂面的方位角，计算地层的剪切破裂系数，所述应力平面为所述最大水平地应力和最小水平地应力所在的平面；
5、基于地层的内聚力、地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力，以及地层的剪切破裂系数，计算地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力。
6、在一些实施例中，所述方法还包括：根据施加的外应力与所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力的相对大小判断地层是否会出现剪切破裂。
7、在一些实施例中，当施加的外应力不小于所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力时，判断地层会出现剪切破裂；当施加的外应力小于所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力时，判断地层不会出现剪切破裂。
8、在一些实施例中，确定地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力的计算式为：
9、
10、式中，som为地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力，σ1为地层的最大水平地应力，σ3为地层的最小水平地应力，μ为地层的内摩擦系数。
11、在一些实施例中，计算所述地层的剪切破裂系数所采用的的第一计算模型为：
12、k＝(sinα-cosα)*(sin2θ-μcos2θ)-μ(sinα+cosα)
13、式中，k为地层的剪切破裂系数，α为外应力在所述应力平面上的投影线与地层的最小水平地应力方向的夹角，θ为破裂面的方位角，μ为地层的内摩擦系数。
14、在一些实施例中，计算所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力所采用的第二计算模型为：
15、σ0＝2(s0-som)/k
16、式中，σ0为地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力，s0为地层的内聚力，som为地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力，k为地层的剪切破裂系数。
17、在一些实施例中，所述方法还包括：
18、获取破裂面的方位角；
19、根据所述破裂面的方位角确定地层的内摩擦角；
20、根据所述地层的内摩擦角确定地层的内摩擦系数。
21、在一些实施例中，根据所述破裂面的方位角确定地层的内摩擦角的计算式为：
22、
23、式中，为地层的内摩擦角，θ为破裂面的方位角。
24、在一些实施例中，所述方法还包括：
25、获取地层的内摩擦角；
26、根据所述地层的内摩擦角确定所述破裂面的方位角；
27、根据所述地层的内摩擦角确定地层的内摩擦系数。
28、在一些实施例中，根据所述地层的内摩擦角确定破裂面的方位角的计算式为：
29、
30、式中，为地层的内摩擦角，θ为破裂面的方位角。
31、在一些实施例中，根据所述地层的内摩擦角确定地层的内摩擦系数的计算式为：
32、
33、式中，μ为地层的内摩擦系数，为地层的内摩擦角。
34、在一些实施例中，所述地层的内聚力和地层的内摩擦角由岩石力学实验测定。
35、本申请的第二方面，提供了一种地层抗剪切破裂临界外应力的确定装置，包括：
36、第一确认模块，用于根据地层的最大水平地应力、最小水平地应力和内摩擦系数确定地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力；
37、第一计算模块，用于基于施加的外应力在应力平面上的投影线与所述最小水平地应力方向的夹角、地层的内摩擦系数以及破裂面的方位角，计算地层的剪切破裂系数，所述应力平面为所述最大水平地应力和最小水平地应力所在的平面；
38、第二计算模块，用于基于地层的内聚力、地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力，以及地层的剪切破裂系数，计算地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力。
39、本申请的第三个方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，用以实现如上所述的地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法。
40、本申请的第四个方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述处理器执行时，实现如上所述的地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法。
41、与现有技术相比，本申请技术方案具有以下优点或有益效果：本申请基于测井、地质和实验资料，获取地层的内摩擦角、地层的内聚力、地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力，以及最大水平地应力和最小水平地应力的方向等参数，提出了地层剪切破裂系数，同时建立了地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力计算模型，计算得到地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力。在地层钻井、压裂施工过程中，可以根据该临界外本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据施加的外应力与所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力的相对大小判断地层是否会出现剪切破裂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当施加的外应力不小于所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力时，判断地层会出现剪切破裂；当施加的外应力小于所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力时，判断地层不会出现剪切破裂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力的计算式为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述地层的剪切破裂系数所采用的第一计算模型为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力所采用的第二计算模型为：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述破裂面的方位角确定地层的内摩擦角的计算式为：p>
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述地层的内摩擦角确定破裂面的方位角的计算式为：
11.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，根据所述地层的内摩擦角确定地层的内摩擦系数的计算式为：
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地层的内聚力和地层的内摩擦角由岩石力学实验测定。
13.一种地层抗剪切破裂临界外应力的确定装置，其特征在于，包括：
14.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储的计算机程序，当被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1～10中任一项所述的地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法。
15.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，当所述计算机程序被所述处理器执行时，执行如权利要求1～10中任一项所述的地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法。
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【技术特征摘要】
1.一种地层抗剪切破裂临界外应力的确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据施加的外应力与所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力的相对大小判断地层是否会出现剪切破裂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当施加的外应力不小于所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力时，判断地层会出现剪切破裂；当施加的外应力小于所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力时，判断地层不会出现剪切破裂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定地层无外应力时发生剪切破裂的临界内聚力的计算式为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述地层的剪切破裂系数所采用的第一计算模型为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述地层无外应力时发生剪切破裂的临界外应力所采用的第二计算模型为：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述破裂面的方位角...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖东良，赵向阳，李永杰，赵文杰，韩玉娇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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