一种地热井坍塌压力的确定方法与流程

    专利查询2026-06-17  9


    本申请涉及钻井,特别涉及一种地热井坍塌压力的确定方法。


    背景技术:

    1、地热井开发过程中常常因为坍塌造成卡钻,从而带来很大损失,因此井壁稳定性是现在钻井过程中面临的最大问题。井壁失稳是由于井眼附近的地应力改变,应力集中造成地应力未能与钻井液压力建立新的平衡。当地层坍塌压力高于钻井液柱压力时,会造成井壁岩石剪切破坏,若井壁为塑性岩石会导致缩径,若井壁为脆性岩石会引起坍塌,造成扩径。地层坍塌压力是地热井开发过程中的重要参数。

    2、目前,坍塌压力的确定通常是基于地应力、井眼轨迹、井筒压力等因素计算井壁应力分布,然后将计算得到的应力代入岩石强度准则进行计算,从而得到坍塌压力。但对于地热井,该方法未考虑高温热冲击对岩石力学强度的影响,从而导致坍塌压力计算不准确,进而影响工程设计与施工。


    技术实现思路

    1、本申请提供了一种地热井坍塌压力的确定方法,能够使地层坍塌压力的预测结果更合理。该技术方案如下:

    2、采集目标地层的基本参数,所述基本参数包括最大水平地应力、最小水平地应力、岩石的粘聚力、内摩擦角、岩石的泊松比、有效应力系数以及应力非线性修正系数;

    3、通过热破裂实验测定所述目标地层岩石的抗拉强度折减参数,所述抗拉强度折减参数用于表示岩石抗拉强度受热冲击影响的折减程度;

    4、将所述基本参数代入坍塌压力预测模型,得到所述目标地层的坍塌压力,所述坍塌压力预测模型的表达式中融合有所述抗拉强度折减参数。

    5、本申请提供的技术方案至少包括以下有益效果:

    6、本申请实施例提供的方法,通过热破裂实验测定抗拉强度折减参数,该参数能够表征岩石抗拉强度受热冲击影响的折减程度,并在坍塌压力预测模型中融合该抗拉强度折减参数,在求取坍塌压力时考虑高温热冲击对岩石强度的折损效应,使地层坍塌压力的预测结果更合理,能够结合工程安全性系数得到安全承载上限,对施工安排提供科学依据。



    技术特征:

    1.一种地热井坍塌压力的确定方法,其特征在于,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过热破裂实验测定所述目标地层岩石的抗拉强度折减参数,包括:

    3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于所述热冲击系数,通过所述热破裂实验测定岩石的所述抗拉强度折减参数,包括:

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述参数化本构方程的表达式为:

    5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述将所述热冲击系数以及所述抗拉强度代入所述参数化本构方程,计算得到所述抗拉强度折减参数,包括:

    6.根据权利要求2至5任一所述的方法,其特征在于,所述通过高温冲击实验确定岩石的热冲击系数,包括:

    7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述热冲击系数为单位时间内温度梯度的变化率,所述热冲击系数的表达式为:

    8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述热传导方程为其中,q为热流率,a为导热面积,λ为所述热传导系数;

    9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述加工标准岩石试件,布置钻孔位置,包括:

    10.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述坍塌压力预测模型的计算式为:


    技术总结
    本申请提供了一种地热井坍塌压力的确定方法,属于钻井技术领域。该方法包括:采集目标地层的基本参数;通过热破裂实验测定目标地层岩石的抗拉强度折减参数,抗拉强度折减参数用于表示岩石抗拉强度受热冲击影响的折减程度;将基本参数代入坍塌压力预测模型,得到目标地层的坍塌压力,坍塌压力预测模型的表达式中融合有抗拉强度折减参数。在求取坍塌压力时考虑高温热冲击对岩石强度的折损效应,使地层坍塌压力的预测结果更合理,能够结合工程安全性系数得到安全承载上限,对施工安排提供科学依据。

    技术研发人员:王磊,柯珂,胡志强,李莅临,衣相霖,王烁龙,赵建军,张文平
    受保护的技术使用者:中国石油化工股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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