[发明专利]深水浅部地层井壁稳定性预测方法

权利要求书

1.一种深水浅部地层井壁稳定性预测方法，其用于确定在深水浅部矿藏资源钻采过程中维持井壁稳定的因素，并依此进行后续作业，所述方法包括以下步骤：

步骤1、根据测井数据以及地质资料，建立组合岩体岩石力学及地应力模型，其反映了地层三维区域中的各个位置的应力参数；

步骤2、根据所述组合岩体岩石力学及地应力模型，预测钻完井过程的地层井壁稳定性，确定不同深度下的钻井液安全密度窗口；

步骤3、根据所述组合岩体岩石力学及地应力模型，预测降压开采过程的地层井壁稳定性，确定开采过程的临界生产压差；

步骤4、在满足所述钻井液安全密度窗口和临界生产压差的情况下，进行钻井、完井、以及开采作业，

其中，步骤1包括：

步骤1-1、根据测井资料及岩心实验结果，获取单井岩石力学及地应力参数，并建立单井岩石力学及地应力参数与深度对应关系剖面；

步骤1-2、根据来自于三维地震、测井和地质资料的构造、层位、岩性信息，建立三维深度域层速度数据体；

步骤1-3、根据所述三维深度域层速度数据体，提取海底泥线、储层顶部和储层底部三个层位数据，建立横波速度体、密度体模型，之后，结合在步骤1-1中确定的单井岩石力学及地应力参数，建立组合岩体区域的三维岩石力学及地应力模型，

其中，步骤2包括：

步骤2-1、基于钻井、测井资料，获得浅部地层温度-流体-应力-化学耦合作用，建立地层压力预测模型，如下：

式中，Pw为地层压力；下标w、g、h分别代表水、气、水合物相，P为压力，为密度，Q为体积流量，M为摩尔质量，S为饱和度，N_h为单个结晶水合物含水分子个数，R为水合物分解生成系数，D为井眼直径，L为地层厚度，

利用该模型，计算得到钻井过程中随时间变化的地层压力参数，

步骤2-2、利用以下井周应力预测模型得到井壁表面的应力分布特征：

σ_r＝p_i-δφ(p_i-p_p)，

式中，σ_r为井壁处径向应力，σ_θ为井壁处切向应力，σ_z为井壁处垂向应力，

p_i为井内液柱压力，由已知的钻井设计数据得到；

p_p＝Pw，由所述地层压力预测模型计算得到；

φ为孔隙度，由已知的地质资料得到；

σ_ν，σ_H，σ_h为地应力参数，其由所述组合岩体区域三维地应力模型计算得到；

ν为泊松比，其由所述组合岩体区域三维岩石力学模型计算得到；

α为有效应力系数，由已知的实际地质数据得到；

δ为渗透性系数，当井壁有渗透时，δ＝1。