[发明专利]考虑地层流体渗流作用的水平井井壁稳定分析方法

说明书

一种考虑地层流体渗流作用的水平井井壁稳定分析方法，在井壁所受剪切应力的基础上叠加井壁所受的附加地层流体渗流压力构成有效剪切应力，将有效剪切应力与岩石剪切强度比较，判断井壁失稳的可能性。本发明不仅从水平井压力和钻井液两角度出发，更考虑了地层流体渗流作用，使得水平井井壁力学模型更加符合实际情况，利于水平井井壁失稳的有效预测，为水平井井壁失稳的判断提供有力的数据支持。

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种考虑地层流体渗流作用的水平井井壁稳定分析方法。

背景技术

水平井石油钻井技术适合于无法用直井方法开发的特殊油气藏，因其能更多地穿过油气储层，提高油气井单井产量，从而具有非常好的经济效益与使用前景。随着石油行业的发展，复杂地质储层及其岩石力学性质逐渐引起人们的极大关注。相应地，复杂地质水平井施工作业过程中的井壁稳定性也就成为了研究的热门课题。

保持井壁稳定对油气井生产具有重要意义。这是因为水平井钻井形成井眼后，加之钻井液与井壁岩层的接触，打破了复杂地质储层原有的力学平衡，造成井壁周围应力改变，易出现井壁坍塌、井眼缩径和泥浆漏失等井下复杂情况。油、气、水等地层流体到井壁的渗流过程亦对井壁施加了附加压力，造成井壁失稳问题持续存在。

然而，现有水平井井壁稳定性分析往往只从井身压力控制和钻井液调配角度出发，忽略了地层流体渗流作用的影响。这会使得现有的水平井井壁力学模型及其分析方法与实际情况偏差太大，不利于水平井井壁失稳的有效预测，导致潜在的作业风险。因此，结合复杂地质储层及其水平井施工作业的特点，在考虑地层流体渗流作用的基础上，有必要建立一种新的水平井井壁稳定分析模型及方法。这有利于石油安全生产，也为今后水平井石油钻井技术的进一步发展提供理论依据和实践指导。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种考虑地层流体渗流作用的水平井井壁稳定分析方法，不仅从水平井压力和钻井液两角度出发，更考虑了地层流体渗流作用，使得水平井井壁力学模型更加符合实际情况，为水平井井壁失稳的判断提供有力的数据支持。

本发明提供的技术方案是，一种考虑地层流体渗流作用的水平井井壁稳定分析方法，其在井壁所受剪切应力的基础上叠加井壁所受的附加地层流体渗流压力构成有效剪切应力，将有效剪切应力与岩石剪切强度比较，判断井壁失稳的可能性。

具体的，包括以下步骤：

S1、取距离目标井段不同距离的多组岩心，进行渗流模拟实验，计算岩心所在地层点的等效渗透率；

S2、根据所取岩心与目标井段的距离以及等效渗透率变化，将所取岩心的地层点分为线性流区域和椭圆流区域，并建立等效渗流几何模型，对椭圆流区域的长轴和短轴长度进行赋值，计算水平井井壁所受的附加地层流体渗流压力ΔP；

S3、建立水平井井壁单元的柱面坐标受力方程，计算柱面坐标受力方程中的六种应力分量：σ_r、σ_θ、σ_z、τ_rθ、τ_θz、τ_zr；

S4、根据步骤S2和步骤S3的结果，建立地层流体渗流作用下的水平井井壁压力模型，