[发明专利]一种针对多裂缝发育储层的井壁坍塌压力评价方法

权利要求书

1.一种针对多裂缝发育储层的井壁坍塌压力评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在大地坐标系下得到目标井区地应力方位坐标、层理产状、井眼轨迹；目标井区地应力、孔隙压力大小；以及目标井区矿区岩石本体和裂缝面内聚力、内摩擦角等参数；

步骤二：将地应力从大地坐标系下转换到井眼直角坐标系下，再将井眼直角坐标系中的应力转换到井眼极坐标中，得到井眼极坐标中横观各向同性地层的井周应力分量，并将得到的井周应力分量转换为主应力的形式；

步骤三：基于Jaeger单一弱面强度准则逐步计算出每组弱面的强度，建立多弱面强度准则；

步骤四：在大地坐标系下得到地层层理面的产状，建立层理面坐标系与大地坐标系的关系；确定井周最大主应力与层理面法向的夹角，首先求出井眼周围各圆周角的最大主应力矢量和大地坐标系中的弱面法向矢量，然后求出相对角的余弦。

步骤五：在确定井眼倾角及倾向后，给定井底压力P_w，沿井眼轴向逆时针计算不同位置处最大和最小主应力，并代入多弱面准则中，判断该井底压力值下的稳定情况，逐步升高井底压力，重复上述步骤，直至井壁稳定时的井底压力即为该点处的临界井底压力，得到井周各点的临界井底压力后，取其中的最大值即为该井眼轨迹下的坍塌压力。

2.根据权利要求1所述的一种针对多裂缝发育储层的井壁坍塌压力评价方法，其特征在于，所述的将地应力从大地坐标系下转换到井眼直角坐标系下，再将井眼直角坐标系中的应力转换到井眼极坐标中，得到井眼极坐标中横观各向同性地层的井周应力分量，并将得到的井周应力分量转换为主应力的形式，包括如下过程：

其中，直角坐标系下井周应力分量如下式所示：

式中，表示仅取括号中结果的实部，σ_x,σ_y,σ_z,τ_xy,τ_xz,τ_yz为总应力分量，下标i表示由地应力引起的分量，下标a表示由弹性各向异性引起的分量；

将井眼直角坐标系下井周应力分量转换到极坐标中，如下式所示：

将极坐标系中的井周应力分量转换为主应力的形式，如下式所式：

3.根据权利要求1所述的一种针对多裂缝发育储层的井壁坍塌压力评价方法，其特征在于，所述的Jaeger单一弱面准则如下式所示：

式中，c_o和c_bp分别为页岩本体和页岩层理面内聚力；φ_o和φ_bp分别为页岩层理和层理面内摩擦角；β为加载应力与层理面法向的夹角；

将Jaeger单一弱面准则式在最大剪应力和最大正应力平面用Mohr圆表示；得到加载应力与层理面法向的夹角β上下边界的函数，夹角β₁和β₂如下式所示：

式中，τ_m和σ_m分别为层理面上的最大剪应力和最大正应力；

基于单一弱面准则，建立多弱面强度准则如下式所示：

式中，c_bp,i,φ_bp,i,β_i分别表示第i条弱面的内聚力、内摩擦角和加载应力与层理面法向的夹角；

其中，沿第i条裂缝面破坏的层理倾角范围如下式所示：

式中，σ_m,i和τ_m,i是第i条弱面上的平均法向应力和最大剪应力。