本發(fā)明涉及頁(yè)巖勘探開(kāi)發(fā)，尤其涉及一種頁(yè)巖地層漏失壓力預(yù)測(cè)方法、裝置、電子設(shè)備及儲(chǔ)存介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在頁(yè)巖勘探開(kāi)發(fā)中，硬脆性泥頁(yè)巖是典型的井壁易失穩(wěn)地層，鉆井過(guò)程中，井壁垮塌、漏失現(xiàn)象頻發(fā)。

2、目前，針對(duì)頁(yè)巖井壁失穩(wěn)現(xiàn)象，研究主要集中在結(jié)構(gòu)面影響下的井壁垮塌。然而，實(shí)際鉆井過(guò)程中，由于泥頁(yè)巖層理、裂縫等結(jié)構(gòu)面發(fā)育，導(dǎo)致地層漏失明顯，嚴(yán)重制約了安全高效鉆井。層理與天然裂縫作為典型弱結(jié)構(gòu)面，是硬脆性泥頁(yè)巖地層漏失的主要控制因素。相比較均質(zhì)地層，結(jié)構(gòu)面發(fā)育的頁(yè)巖地層漏失壓力明顯降低，安全井眼軌跡方位減少，鉆井難度增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供一種頁(yè)巖地層漏失壓力預(yù)測(cè)方法、裝置、電子設(shè)備及儲(chǔ)存介質(zhì)，旨在解決或者部分解決上述問(wèn)題。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種頁(yè)巖地層漏失壓力預(yù)測(cè)方法，方法包括：

4、采集目標(biāo)工區(qū)的頁(yè)巖地層應(yīng)力狀態(tài)分布信息，獲取任意井眼軌跡下的井壁應(yīng)力分布；

5、根據(jù)井壁應(yīng)力分布，分別計(jì)算井壁的三向主應(yīng)力，得到最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力；

6、根據(jù)最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力，計(jì)算沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力、沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力；

7、通過(guò)對(duì)比沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力、沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力，將最小值確定為頁(yè)巖地層的漏失壓力。

8、可選地，采集目標(biāo)工區(qū)的頁(yè)巖地層應(yīng)力狀態(tài)分布信息，獲取任意井眼軌跡下的井壁應(yīng)力分布的步驟，包括：

9、采集目標(biāo)工區(qū)的頁(yè)巖地層垂向地應(yīng)力、水平地應(yīng)力、孔隙壓力以及井眼軌跡；

10、通過(guò)井眼坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，獲取任意井眼軌跡下的井壁應(yīng)力分布：

11、

12、式中：σr、σθ、σz分別為柱坐標(biāo)系下徑向、周向和軸向正應(yīng)力，mpa；σθz、σrθ、σrz分別為柱坐標(biāo)下θz、rθ、rz平面切應(yīng)力，mpa；σxx、σyy、σzz分別為直角坐標(biāo)下x、y、z軸方向上地應(yīng)力分量，mpa；σxy、σxz、σyz分別為直角坐標(biāo)系下xy、xz、yz平面地應(yīng)力分量，mpa；ψ為井周角，°；v為泊松比；pw為液柱壓力，mpa。

13、可選地，根據(jù)井壁應(yīng)力分布，分別計(jì)算井壁的三向主應(yīng)力，得到最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的步驟，包括：

14、根據(jù)井壁應(yīng)力分布的計(jì)算結(jié)果，分別計(jì)算井壁的三向主應(yīng)力，如下所示：

15、

16、式中：σi、σj、σk分別為井壁處三向主應(yīng)力，mpa；

17、通過(guò)對(duì)比三向主應(yīng)力的大小，得到井壁位置處最大主應(yīng)力σ1、中間主應(yīng)力σ2和最小主應(yīng)力σ3。

18、可選地，根據(jù)最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力，計(jì)算沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力、沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力的步驟之前，還包括：

19、獲取頁(yè)巖基體與層理面力學(xué)參數(shù)。

20、可選地，計(jì)算沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力的步驟，包括：

21、統(tǒng)計(jì)天然裂縫面與層理面的傾角與走向；

22、基于空間坐標(biāo)關(guān)系，計(jì)算結(jié)構(gòu)面的法線(xiàn)的方向矢量：

23、

24、式中：n1為結(jié)構(gòu)面的法向矢量；dp為結(jié)構(gòu)面的傾角，°；az為結(jié)構(gòu)面的走向，°；

25、計(jì)算井壁位置處最大主應(yīng)力與垂向夾角：

26、

27、針對(duì)井壁上任意點(diǎn)，最大主應(yīng)力的方向矢量n2(σ1)在坐標(biāo)系中可表示為：

28、

29、式中：α，β分別為井斜角與方位角，°；θ為井周角，°；

30、基于同樣的空間轉(zhuǎn)換原理，得到中間主應(yīng)力的方向矢量n2(σ2)和最小主應(yīng)力的方向矢量n2(σ3)；

31、分別計(jì)算結(jié)構(gòu)面的法向方向與最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力、最小主應(yīng)力的夾角，計(jì)算公式為：

32、

33、式中：βi為結(jié)構(gòu)面的法向方向與最大主應(yīng)力σ1、中間主應(yīng)力σ2、最小主應(yīng)力σ3的夾角；

34、利用最大張應(yīng)力準(zhǔn)則，得到沿基體破裂的漏失壓力pmf和沿層理面破裂的漏失壓力pbf：

35、

36、式中：stm、stb分別為頁(yè)巖基體與層理面的抗張強(qiáng)度，mpa；δ為biot系數(shù)。

37、可選地，計(jì)算沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力的步驟，包括：

38、計(jì)算得到裂縫面正應(yīng)力，得到沿裂縫面破裂的漏失壓力plf：

39、

40、式中：σn為裂縫面正應(yīng)力，mpa；pf為裂縫面內(nèi)部流體壓力，mpa；

41、通過(guò)近似斷裂韌性準(zhǔn)則，計(jì)算沿裂縫面擴(kuò)展漏失壓力pl：

42、

43、式中：θk為裂縫面與主應(yīng)力夾角，°；θb為層理面與主應(yīng)力角度，°；la為裂縫半長(zhǎng)，m；kic(θb)為不同層理角度下的斷裂韌性，mpa。

44、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種頁(yè)巖地層漏失壓力預(yù)測(cè)裝置，裝置包括：

45、第一獲取模塊，用于采集目標(biāo)工區(qū)的頁(yè)巖地層應(yīng)力狀態(tài)分布信息，獲取任意井眼軌跡下的井壁應(yīng)力分布；

46、第一運(yùn)算模塊，用于根據(jù)井壁應(yīng)力分布，分別計(jì)算井壁的三向主應(yīng)力，得到最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力；

47、第二運(yùn)算模塊，用于根據(jù)最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力，計(jì)算沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力、沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力；

48、確定模塊，用于通過(guò)對(duì)比沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力、沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力，將最小值確定為頁(yè)巖地層的漏失壓力。

49、可選地，裝置還包括：

50、第二獲取模塊，用于獲取頁(yè)巖基體與層理面力學(xué)參數(shù)。

51、本發(fā)明實(shí)施例第三方面提出一種電子設(shè)備，電子設(shè)備包括：

52、至少一個(gè)處理器；以及，與至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，

53、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，指令被至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例第一方面提出方法步驟。

54、本發(fā)明實(shí)施例第四方面提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例第一方面提出方法步驟。

55、本發(fā)明實(shí)施例包括以下優(yōu)點(diǎn)：首先，采集目標(biāo)工區(qū)的頁(yè)巖地層應(yīng)力狀態(tài)分布信息，獲取任意井眼軌跡下的井壁應(yīng)力分布；然后，根據(jù)井壁應(yīng)力分布，分別計(jì)算井壁的三向主應(yīng)力，得到最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力；根據(jù)最大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力，計(jì)算沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力、沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力；最后，通過(guò)對(duì)比沿基體破裂的漏失壓力、沿層理面破裂的漏失壓力、沿裂縫面破裂的漏失壓力和沿裂縫面擴(kuò)展的漏失壓力，將最小值確定為頁(yè)巖地層的漏失壓力。在本發(fā)明中，通過(guò)將泥頁(yè)巖沿基體破裂、沿層理或裂縫破裂及沿裂縫擴(kuò)展等多類(lèi)漏失機(jī)制融合，形成了新的硬脆性泥頁(yè)巖地層漏失壓力預(yù)測(cè)方法，相比于目前的預(yù)測(cè)方法而言，考慮因素更加全面，提高了計(jì)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。