申请/专利权人：西南石油大学

申请日：2023-02-03

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN116066092B

主分类号：E21B49/00

分类号：E21B49/00;G01N3/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2023.05.23#实质审查的生效;2023.05.05#公开

摘要：本发明涉及一种基于硬度实验的页岩地层坍塌压力增量预测方法，包括：制取页岩短圆柱样与标准圆柱样；统计岩样层理密度，开展平行层理方向与垂直层理方向的硬度测试，获取平行层理方向与垂直层理方向的硬度值；开展钻井液与岩样浸泡实验，浸泡后开展硬度试验，明确钻井液作用对页岩硬度的影响；开展平行层理方向与垂直层理方向的剪切试验，获取层理与基体的内聚力、内摩擦角；构建硬度与岩石内聚力、内摩擦角的定量对应关系；基于目标地层地质力学特征与井眼轨迹，依据硬度值与岩石内聚力、内摩擦角的定量对应关系，考虑层理密度与钻井液作用，实现基于硬度的钻井过程中坍塌压力增量预测，可为现场保障页岩地层井壁稳定提供了技术支撑。

主权项：1.一种基于硬度实验的页岩地层坍塌压力增量预测方法，其特征在于：包括以下步骤：制取页岩短圆柱样与标准圆柱样，采取平行层理与垂直层理方向取样，短圆柱样的直径25mm、长度10mm-20mm；基于短圆柱样，分别沿平行层理方向与沿垂直层理方向开展硬度测试，获取平行层理方向、垂直层理方向的硬度值；统计页岩短圆柱样层理发育密度，建立层理发育密度与平行层理方向、垂直层理方向硬度的定量关系；开展水基钻井液与页岩的浸泡实验，基于浸泡后的短圆岩样，分别沿平行层理方向与沿垂直层理方向开展硬度测试，获得钻井液作用后的平行层理方向与垂直层理方向的硬度值,明确不同钻井时间下的硬度下降幅度；基于标准圆柱样，开展平行层理和垂直层理的剪切试验，获取层理内聚力、层理内摩擦角、基体内聚力、基体内摩擦角；通过线性拟合方法，建立平行层理方向硬度与内聚力、内摩擦角定量关系，以及垂直层理方向硬度与内聚力、内摩擦角定量关系，基于所述定量关系形成基于硬度的岩石剪切强度表征方程；基于工区地质力学特征与井眼轨迹，明确井壁主应力分布；利用基于硬度的岩石剪切强度表征方程，考虑层理密度与钻井液作用，采用摩尔库伦准则，判断钻井过程中的井壁岩石是否坍塌；坍塌形式包括基体破坏与层理破坏： 上式中，σ1为井壁最大主应力，σ3为井壁最小主应力；βo为页岩基体破坏面与最大主应力的夹角，βb为页岩层理面与最大主应力的夹角，均通过井眼轨迹与应力空间关系确定；为基体内摩擦角，为层理内摩擦角；coPsbDe,t、为硬度与页岩基体内聚力、内摩擦角的相关性方程；cbPsbDe,t、为硬度与页岩层理内聚力、内摩擦角的相关性方程；基于层理发育密度与硬度的定量关系，以及不同钻井时间下的硬度下降幅度方程，拟合得到下式： 上式中，PsoDe、PsbDe为不同层理密度下垂直层理方向与平行层理方向的硬度；ΔPsot、ΔPsbt为钻井液作用不同时间下垂直层理方向与平行层理方向的硬度；基于所述公式10，明确钻井过程中地层坍塌压力的变化规律，基于变化规律，计算得到钻井过程中的页岩地层坍塌压力增量：ΔPct＝Pct-Pc0上式中，ΔPct为钻井不同时间下的坍塌压力增量；Pct为钻井不同时间下的坍塌压力；Pc0为原始地层坍塌压力。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南石油大学 一种基于硬度实验的页岩地层坍塌压力增量预测方法

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