[发明专利]一种裂缝型地层防塌钻井液性能参数的设计方法

摘要

本发明公开了一种裂缝型地层防塌钻井液性能参数的设计方法，按照先后顺序包括以下步骤制备岩芯样品；选取四块进行三轴压缩试验和声发射试验，确定岩芯样品所处地层的地应力；选取两块进行三轴压缩试验，测试岩石弱面粘聚力和岩石弱面内摩擦角；选取八块置于钻井液中浸泡不同时间后进行三轴压缩试验，测试岩石弱面粘聚力和岩石弱面内摩擦角；将岩石弱面粘聚力和岩石弱面内摩擦角分别与浸泡时间进行线性拟合；利用流固耦合理论建立裂缝型地层井周围岩应力分布模型；利用弹性力学坐标变换理论建立裂缝型地层弱面破坏模型；确定钻井液性能参数之间的关系图版。本发明的设计方法，可以根据现场对井壁稳定的要求，定量优化钻井液关键性能参数。

主权项

一种裂缝型地层防塌钻井液性能参数的设计方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：对钻井取芯获得的岩石进行加工，制备岩芯样品；步骤二：选取岩芯样品，并进行岩石三轴压缩试验和声发射试验，确定岩芯样品所处地层的地应力；步骤三：选取岩芯样品，并进行岩石三轴压缩试验，测试岩芯样品的岩石弱面粘聚力和岩石弱面内摩擦角；步骤四：选取岩芯样品，置于钻井液中浸泡不同时间，并进行岩石三轴压缩试验，测试浸泡不同时间后岩芯样品的岩石弱面粘聚力和岩石弱面内摩擦角；步骤五：将岩芯样品的岩石弱面粘聚力和岩石弱面内摩擦角分别与岩芯样品在钻井液中的浸泡时间进行线性拟合；步骤六：利用流固耦合力学理论建立裂缝型地层井周围岩应力分布模型，并结合流固耦合力学理论的基本方程和拉普拉斯变换原理，求解裂缝型地层井周围岩应力分布的解析值；步骤七：利用弹性力学坐标变换理论建立裂缝型地层弱面破坏模型；步骤八：基于裂缝型地层的井周围岩应力分布模型和弱面破坏模型，结合岩石弱面粘聚力和岩石弱面内摩擦角与浸泡时间的拟合函数，计算满足一定井壁稳定条件所要求的钻井液性能参数，并确定钻井液性能参数之间的关系图版；步骤九：根据现场井壁稳定的要求，在钻井液性能参数之间的关系图版中选择合理的钻井液性能，即可实现裂缝型地层防塌钻井液性能参数的设计；步骤八中，所述井壁稳定条件包括井径扩大率和/或井壁稳定时间，所述钻井液性能参数包括钻井液密度和钻井液渗透系数。