[发明专利]一种用于计算裸眼水平井压裂裂缝破裂压力的方法

说明书

本发明公开了一种用于计算裸眼水平井压裂裂缝破裂压力的方法，包括：基于岩石弹性力学理论，确定影响裸眼水平井压裂裂缝形成的初始影响因素，构建在初始影响因素的作用下的井周综合地应力场数学模型，数学模型用来表征裸眼水平井压裂裂缝起裂后井周不同位置点处的应力状态，其中，初始影响因素包括：封隔器引起的诱导应力、天然裂缝引起的诱导应力和先起裂裂缝引起的诱导应力；获取井周综合地应力场中任一测试点所受到的井壁最大拉应力，结合岩石张性破裂准则，采用迭代法，求解所述井周综合地应力场数学模型，得到当前测试点的破裂压力。本发明计算方便，得到的破裂压力更加接近实际破裂压力，能够为水力压裂等提供重要的技术支撑。

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其是涉及一种用于计算裸眼水平井压裂裂缝破裂压力的方法。

背景技术

在油气开采的钻井过程中，破裂压力对其十分重要，准确的破裂压力有助于优化钻井措施，还能够有效避免由于地层破裂而诱发产生的井漏、井喷、井壁垮塌、卡钻等事故。此外，破裂压力对完井工程、试油和水力压裂等也具有重要的指导作用。

在现有地层破裂压力研究技术中，国内外学者针对地层破裂压力开展了较为深入的研究，但目前针对裸眼水平井还少有涉及。因此，现有技术需要提供一种适用于裸眼水平井的地层破裂压力计算方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于计算裸眼水平井压裂裂缝破裂压力的方法，包括：基于岩石弹性力学理论，确定影响裸眼水平井压裂裂缝形成的初始影响因素，构建在所述初始影响因素的作用下的井周综合地应力场数学模型，所述数学模型用来表征裸眼水平井压裂裂缝起裂后井周不同位置点处的应力状态，其中，所述初始影响因素包括：封隔器引起的诱导应力、天然裂缝引起的诱导应力和先起裂裂缝引起的诱导应力；获取井周综合地应力场中任一测试点所受到的井壁最大拉应力，结合岩石张性破裂准则，采用迭代法，求解所述井周综合地应力场数学模型，得到当前测试点的破裂压力。

优选地，在建立所述井周综合地应力场数学模型过程中，包括：根据针对目标裸眼水平井的测井资料，收集基本参数；基于所述基本参数，根据所述初始影响因素，结合原始地层压力场，形成在所述初始影响因素的作用下表征裸眼水平井压裂裂缝起裂状态的井周综合地应力场物理模型；利用预设的直角坐标系和柱坐标系，将所述井周综合地应力场物理模型进行标定，依次建立由封隔器引起的第一类单点诱导应力模型、由天然裂缝引起的第二类单点诱导应力模型、由先起裂裂缝引起的第三类单点诱导应力模型、单点综合应力模型，从而形成井周综合地应力场数学模型。

优选地，将所述直角坐标系的x轴与水平井井筒方向对应标定，并将所述直角坐标系的y轴和z轴所构成的平面标定为垂直于井轴；将最大水平主应力方向与水平井井筒方向之间的夹角标定为所述柱坐标系的水平井方位角；所述直角坐标系的原点与所述柱坐标系的原点相重合。

优选地，第一类单点诱导应力模型利用如下表达式表示：

其中，分别表示在垂向、最大水平主应力和最小水平主应力方向上的由封隔器引起的诱导应力，p₁表示井筒内净压力，p_w表示井筒内井底液体压力，σ_H表示地层最大水平主应力，r₁、r₂、r₃分别表示井周分布点距第一侧封隔器、坐标系原点、第二场封隔器的距离，θ₁、θ₂、θ₃分别表示r₁、r₂、r₃与x轴之间的夹角，表示当前分布点处由封隔器引起的剪切应力，c表示封隔器对压裂裂缝起裂的影响修正系数，ν表示岩石的泊松比。

优选地，第二类单点诱导应力模型利用如下表达式表示：