[发明专利]考虑岩石疲劳强度的大位移井安全周期测定方法

说明书

本发明公开了一种考虑岩石疲劳强度的大位移井安全周期测定方法。所述测定方法包括如下步骤：1)取得目标地层的钻井岩心并加工成为标准岩样；2)对2块岩心进行单/三轴抗压强度测试；3)对剩余岩心进行恒定载荷强度测试，记录破坏周期，建立函数关系；4)计算规则化周期下的单/三轴抗压强度：5)计算内摩擦角和粘聚力值，建立其随时间的函数关系。6)计算不同方位大位移井坍塌压力随时间的变化规律。本发明基于室内岩石疲劳强度测试实验，通过获得固定载荷下，岩石单/三轴抗压强度随时间的衰减规律，进一步计算得到强度参数—内摩擦角和粘聚力随时间变化规律，最终得到井壁坍塌压力随时间的变化规律，即安全钻井周期。

技术领域

本发明涉及一种考虑岩石疲劳强度的大位移井安全周期测定方法，属于石油工程钻完井领域。

背景技术

大位移钻井技术可以经济有效的勘探开发海上、滨海、岛屿和地面条件恶劣地区油气田，减少建造平台、人工岛和减少钻油气井数。对于老油气田，可利用原有的基础设施钻大位移井，加速油田探边和开发，缩短产油周期，扩大泄油半径，提高单井产量和增长井的寿命，增加整个油田的产量和最终采收率，大幅节约投资。

但是大位移钻井周期久，地层和井筒裸露时间长，如何准确获得大位移井段的井壁安全周期(即坍塌周期)，确定合理的钻井液密度支撑井壁，使之不发生垮塌，是大位移钻井成功实施的关键一步。因此有必须提供大位移井安全周期的测定方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑岩石疲劳强度的大位移井安全周期的测定方法，适用于海洋、滩海、人工岛等受限区域的大位移钻井工程，作用是获得井壁坍塌压力随井眼裸露时间的变化规律，及时调整钻井液性能维持井壁稳定，使之不发生垮塌引起井眼填埋。

本发明提供的考虑岩石疲劳强度的大位移井安全周期的测定方法，包括如下步骤：

S1、取目标地层的探井钻井岩心，加工2m颗标准岩样，饱和模拟地层水后，测定所述标准岩样的物性参数，如实际直径、长度、密度等参数；m为大于等于5的自然数(若小于5，则无法建立规律)；

S2、取两颗所述标准岩样，分别进行单轴抗压强度测试和三轴抗压强度测试，得到所述标准岩样的单轴抗压强度和三轴抗压强度；

S3、对剩余的所述标准岩样分别进行恒定荷载下的长期单轴抗压强度测试和三轴抗压强度测试，记录每个所述标准岩样发生破坏的周期，得到单轴抗压强度随时间的对数函数与三轴抗压强度随时间的对数函数；

S4、设定规则化周期，根据所述轴抗压强度随时间的对数函数与所述三轴抗压强度随时间的对数函数，得到相应的周期下的单轴抗压强度和三轴抗压强度；

S5、根据步骤S4得到的所述单轴抗压强度和所述三轴抗压强度，得到规则化周期下的内摩擦角和粘聚力，据此得到所述内摩擦角随时间的对数函数和所述粘聚力随时间的对数函数；

S6、根据井壁坍塌压力计算模型，得到沿水平最大地应力方向和水平最小地应力方向大位移井的坍塌压力随时间的变化规律。

上述的测定方法中，步骤S2中，所述三轴抗压强度测试采用的围压为5～15MPa。

上述的测定方法中，步骤S3中，所述恒定荷载为所述单轴抗压强度或所述三轴抗压强度的95％～75％，可根据岩心数量设置递减程度，如按照5％的程度递减：95％、90％、85％、80％、75％。

上述的测定方法中，步骤S3中，所述单轴抗压强度随时间的对数函数如式(1)所示；

所述三轴抗压强度随时间的对数函数如式(2)所示；

UCS(t)＝a1-b1·ln(t) (1)

TCS(t)＝a2-b2·ln(t) (2)