[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

权利要求书

1.一种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；m为大于等于5的自然数；

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，根据所述单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；

根据式(3)和式(4)分别得到所述内摩擦角和所述粘聚力；

式中，为不同周期下的内摩擦角，°；C(t)为不同周期下的粘聚力，MPa；UCS(t)为不同周期下的单轴抗压强度，MPa；TCS(t)为不同周期下的三轴抗压强度，MPa；

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；

所述井壁坍塌压力计算模型如式(7)和式(8)所示；

式中，Pc|_H为沿水平最大地应力方向大位移井的坍塌压力，MPa，Pc|_h为沿水平最小地应力方向大位移井的坍塌压力，MPa，为不同时间下的内摩擦角，°；C(t)为不同时间下的粘聚力，MPa；ζ＝0.95；α＝0.85；Pp、σ_V、σ_H、σ_h分别为孔隙压力、上覆岩压、水平最大、水平最小地应力，MPa，通过现场地漏实验测量；H为井深，m。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤S2中，所述三轴抗压强度测试采用的围压为5～15MPa。

3.根据权利要求1或2所述的测定方法，其特征在于：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％。

4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于：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)

式中，t为承受载荷的时间，d；UCS(t)为不同时间下的单轴抗压强度，MPa；TCS(t)为不同时间下的三轴抗压强度，MPa；a1、b1、a2、b2均为经验系数。

5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于：步骤S4中，所述规则化周期为0～60d。

6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于：步骤S5中，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分别如式(5)和式(6)所示；

φ(t)＝a3-b3·ln(t) (5)

C(t)＝a4-b4·ln(t) (6)

式中，t为承受载荷的时间，d；为不同时间下的内摩擦角，°；C(t)为不同时间下的粘聚力，MPa；a3、b3、a4、b4均为经验系数。

7.根据权利要求6所述的测定方法，其特征在于：所述大位移井指的是井斜角超过70°且裸眼段长度超过2000m的长裸眼段大位移井。