[发明专利]一种盐膏岩层深井石油套管强度分析方法

说明书

本发明公开一种盐膏岩层深井石油套管强度分析方法，包括根据目标盐膏岩层的测井资料获取目标盐膏岩层的地层力学参数；根据地层力学参数和地质模型确定目标盐膏岩层的水平最大主应力、水平最小主应力；根据水平最大主应力、水平最小主应力以及套管‑水泥环‑地层模型确定盐膏岩层深井石油套管所受的外挤应力；根据盐膏岩层深井石油套管所受的外挤应力，分析套管在水泥环工程缺陷下受非均匀地应力作用下的力学行为，对套管强度进行安全性分析。本发明确定出更符合实际的套管周围的外挤作用应力；分析套管在水泥环工程缺陷下受非均匀地应力作用下的力学行为，对套管强度进行安全性分析，保证生产及相关作业过程中井筒系统的安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种盐膏岩层深井石油套管强度分析方法，属于石油钻井与完 井领域。

背景技术

石油井筒结构完整性直接影响着井下作业等多方面。在高温高压超深油气 井开发过程中，井筒在地层应力、流体腐蚀等多因素作用下极易发生损坏，从 而引发卡钻等事故。套管作为井筒结构的关键组成部分，其强度的安全性直接 关系着采油效率。

盐膏岩地层具有典型的塑性变形特征，易导致井筒外部载荷变化，直接影 响了套管强度安全性。国内外专家学者研究套管强度的方法，与实际地层情况 差别较大，存在认识不清，考虑问题单一。不同地层的初始地应力场，地层活 动规律不一，岩石力学特征差异性较大。油气开发可能导致井壁围岩破坏，诱 发井壁失稳，进而作用在套管上，使之变形失效。目前，油气井筒系统内套管 的强度安全性分析主要依赖于套管强度安全计算校核以及对安全系数的评价方 法，对于复杂载荷作用下地层应力对井筒以及套管的作用机理、变形和应力分 布规律，还需进一步研究。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种盐膏岩层深井石油套管强度 分析方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种盐膏岩层深井石油套 管强度分析方法，包括：

根据目标盐膏岩层的测井资料获取目标盐膏岩层的地层力学参数；

根据地层力学参数和地质模型确定目标盐膏岩层的水平最大主应力σ_H、水 平最小主应力σ_h；

根据水平最大主应力σ_H、水平最小主应力σ_h以及套管-水泥环-地层模型确 定盐膏岩层深井石油套管所受的外挤应力；

根据盐膏岩层深井石油套管所受的外挤应力，确定不同井深处套管的等效 应力，分析套管在水泥环工程缺陷下受非均匀地应力作用下的力学行为，对套 管强度进行安全性分析。

进一步的技术方案是，所述地层力学参数包括弹性模量、泊松比。

进一步的技术方案是，根据地层力学参数和地质模型确定目标盐膏岩层的 水平最大主应力σ_H、水平最小主应力σ_h：

根据目标盐膏岩层的地层力学参数以及地质模型确定目标盐膏岩层的体积 模量、剪切模量；

根据地层力学参数、体积模量、剪切模量确定目标盐膏岩层的水平最大主 应力σ_H、水平最小主应力σ_h。

进一步的技术方案是，所述体积模量的计算公式为：

式中：K为体积模量；E为弹性模量；υ为泊松比。

进一步的技术方案是，所述剪切模量的计算公式为：

式中：G为剪切模量；E为弹性模量；υ为泊松比。

进一步的技术方案是，所述套管-水泥环-地层模型包括：