[发明专利]井周应力计算方法及计算装置

权利要求书

1.一种井周应力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立井筒坐标系、材料坐标系和地应力坐标系，其中，所述井筒坐标系的轴线与井筒方向同向，所述材料坐标系的坐标轴方向与材料主轴方向相同，所述地应力坐标系的坐标轴方向与地应力方向相同，其中，所述地应力坐标系为总体坐标系；

分别选取物理场并确定相互间的耦合关系，其中，根据所关心的物理过程选择相应的物理场，并在方程视图中通过修改变量值和弱形式来定义物理场之间的耦合关系；

建立同心空心圆柱，其中，所述同心空心圆柱的对称轴与所述井筒坐标系的轴线同向；

在所述材料坐标系中定义材料物性；

选择线性单元划分网格，使圆柱两个端面的面网格相同；

施加边界条件，其中，在圆柱外表面为远场边界条件，且根据钻井液状态确定内表面边界条件，使两个端面对应节点的相应自由度相等；

在所述地应力坐标系中，定义初始物理场；

选择瞬态分析类型，以得到输出结果；以及

在所述井筒坐标系中更新所述输出结果，输出沿径向变化的地层压力和有效应力分量。

2.根据权利要求1所述的井周应力计算方法，其特征在于，在建立所述同心空心圆柱时，圆柱代表地层，内孔代表井眼，内孔直径表示井眼直径，圆柱外径不小于五倍内孔直径，以使圆柱外表面可代表远场。

3.根据权利要求1所述的井周应力计算方法，其特征在于，所述选择线性单元划分网格进一步包括：

在所述空心圆柱的一个端面划分四边形面网格，并且由此端面的面网格扫略到另一端面，以使两个端面上的面网格完全相同，扫略过程中在圆柱高度方向只划分单层网格，其中，从内孔轴线向外采用由密到疏的网格过渡方法。

4.根据权利要求1所述的井周应力计算方法，其特征在于，在定义所述初始物理场时，地应力在Biot本构中为总应力。

5.一种井周应力计算装置，其特征在于，包括：

第一建立模块，用于建立井筒坐标系、材料坐标系和地应力坐标系，其中，所述井筒坐标系的轴线与井筒方向同向，所述材料坐标系的坐标轴方向与材料主轴方向相同，所述地应力坐标系的坐标轴方向与地应力方向相同，其中，所述地应力坐标系为总体坐标系；

选取模块，用于分别选取物理场并确定相互间的耦合关系，其中，根据所关心的物理过程选择相应的物理场，并在方程视图中通过修改变量值和弱形式来定义物理场之间的耦合关系；

第二建立模块，用于建立同心空心圆柱，其中，所述同心空心圆柱的对称轴与所述井筒坐标系的轴线同向；

第一定义模块，用于在所述材料坐标系中定义材料物性；

选择模块，用于选择线性单元划分网格，使圆柱两个端面的面网格相同；

施加模块，用于施加边界条件，其中，在圆柱外表面为远场边界条件，且根据钻井液状态确定内表面边界条件，使两个端面对应节点的相应自由度相等；

第二定义模块，用于在所述地应力坐标系中，定义初始物理场；

获取模块，用于选择瞬态分析类型，以得到输出结果；以及

输出模块，用于在所述井筒坐标系中更新所述输出结果，输出沿径向变化的地层压力和有效应力分量。

6.根据权利要求5所述的井周应力计算装置，其特征在于，在建立所述同心空心圆柱时，圆柱代表地层，内孔代表井眼，内孔直径表示井眼直径，圆柱外径不小于五倍内孔直径，以使圆柱外表面可代表远场。

7.根据权利要求5所述的井周应力计算装置，其特征在于，所述选择模块还用于在所述空心圆柱的一个端面划分四边形面网格，并且由此端面的面网格扫略到另一端面，以使两个端面上的面网格完全相同，扫略过程中在圆柱高度方向只划分单层网格，其中，从内孔轴线向外采用由密到疏的网格过渡方法。

8.根据权利要求5所述的井周应力计算装置，其特征在于，在定义所述初始物理场时，地应力在Biot本构中为总应力。