1.本文涉及石油工業(yè)鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、裝置及設(shè)備。


背景技術(shù)：

2.隨著頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的快速發(fā)展，大偏移距長(zhǎng)水平段三維水平井日益增多，目前國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣水平段長(zhǎng)度已達(dá)到3000米以上，由于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層巖石致密、滲透率低、層理和微裂縫發(fā)育，井壁穩(wěn)定性差，導(dǎo)致卡鉆事故頻發(fā)，大幅增加了鉆井成本，嚴(yán)重制約了頁(yè)巖氣高效開發(fā)。
3.頁(yè)巖儲(chǔ)層具有獨(dú)特的巖石力學(xué)特性，隨著地質(zhì)構(gòu)造和埋深的變化出現(xiàn)明顯差異性，根據(jù)傳統(tǒng)方法，通過工作人員的主觀經(jīng)驗(yàn)選擇單一摩爾庫(kù)倫(mohr-coulomb)巖石破壞準(zhǔn)則和允許井眼垮塌寬度經(jīng)驗(yàn)值作為依據(jù)來評(píng)估井眼的巖石破壞程度，其計(jì)算得到的坍塌壓力與實(shí)際鉆井情況存在較大誤差，不能定量評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)施工的鉆井液密度的施工風(fēng)險(xiǎn)，也不能準(zhǔn)確指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工選擇合理鉆井液密度，從而不能確保井下的安全鉆進(jìn)。
4.現(xiàn)在亟需一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中不能定量評(píng)估頁(yè)巖氣地層現(xiàn)場(chǎng)施工的鉆井液密度的施工風(fēng)險(xiǎn)的問題。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.為解決現(xiàn)有技術(shù)中不能定量評(píng)估頁(yè)巖氣地層現(xiàn)場(chǎng)施工的鉆井液密度的施工風(fēng)險(xiǎn)的問題，本文實(shí)施例提供了一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、裝置及設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了定量評(píng)估頁(yè)巖氣地層現(xiàn)場(chǎng)施工的鉆井液密度的施工風(fēng)險(xiǎn)，保證了井下的安全鉆進(jìn)。
6.為了解決上述技術(shù)問題，本文的具體技術(shù)方案如下：
7.一方面，本文實(shí)施例提供了一種頁(yè)巖氣地層鉆井井筒破壞程度評(píng)估方法，包括，
8.建立目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型和地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型；
9.根據(jù)所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型、所述目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和所述已鉆井的鉆井液密度選擇巖石破壞準(zhǔn)則；
10.根據(jù)所述已鉆井的施工情況確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；
11.根據(jù)所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和所述巖石破壞準(zhǔn)則確定所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
12.進(jìn)一步地，所述井筒垮塌程度包括所有井筒深度下的井眼垮塌寬度和井徑。
13.進(jìn)一步地，所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型、所述目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和所述已鉆井的鉆井液密度選擇巖石破壞準(zhǔn)則進(jìn)一步包括，
14.基于各待選巖石破壞準(zhǔn)則，根據(jù)各所述井筒深度下的井眼垮塌寬度、所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型計(jì)算各待選巖石破壞準(zhǔn)則的地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線；
15.根據(jù)所述已鉆井的鉆井液密度、各所述井筒深度下的井徑以及所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線從所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則。
16.進(jìn)一步地，根據(jù)所述已鉆井的鉆井液密度、各所述井筒深度下的井徑以及所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線從所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則之前，還包括，
17.去除井筒已垮塌的所述井筒深度。
18.進(jìn)一步地，根據(jù)所述已鉆井的鉆井液密度、各所述井筒深度下的井徑以及所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線從所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則進(jìn)一步包括，
19.基于所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線，計(jì)算每個(gè)所述待選巖石破壞準(zhǔn)則的地層坍塌壓力和所述已鉆井的鉆井液密度的差值，所述地層坍塌壓力和所述已鉆井的鉆井液密度在同一所述井筒深度下；
20.判斷同一井筒深度下的所述差值的大小與該井筒深度下的井徑是否符合，若符合，則記錄符合數(shù)量；
21.在所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述符合數(shù)量最多的所述巖石破壞準(zhǔn)則。
22.進(jìn)一步地，所述施工情況包括鉆具的實(shí)際上提懸重、理論上提懸重、實(shí)際下放懸重、理論下放懸重和劃眼速度。
23.進(jìn)一步地，根據(jù)所述已鉆井的施工情況確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)一步包括，
24.計(jì)算各所述井筒深度下的所述實(shí)際上提懸重與所述理論上提懸重的上提懸重差值、所述實(shí)際下放懸重與所述理論下放懸重的下放懸重差值，并確定所述各井筒深度下的劃眼速度；
25.根據(jù)所述上提懸重差值、下放懸重差值、劃眼速度和預(yù)定門限值確定所述已鉆井的井筒垮塌寬度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
26.進(jìn)一步地，按照施工風(fēng)險(xiǎn)降序排序的所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)包括一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)和三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
27.根據(jù)所述上提懸重差值、下放懸重差值、劃眼速度和預(yù)定門限值確定所述已鉆井的井筒垮塌寬度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)一步包括，
28.若所述上提懸重差值小于第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值大于第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度為0，則所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
29.若所述上提懸重差值大于等于所述第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值小于等于所述第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度大于第三預(yù)設(shè)門限值，則所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
30.若所述上提懸重差值大于等于所述第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值小于等于所述第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度小于等于所述第三預(yù)設(shè)門限值，則所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為所述一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。
31.進(jìn)一步地，根據(jù)所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和所述巖石破壞準(zhǔn)則確定所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步包括，
32.基于所述巖石破壞準(zhǔn)則，根據(jù)各所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的井眼垮塌寬度，分別計(jì)算各所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的地層坍塌壓力；
33.若所述待鉆井的鉆井液密度小于所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則所述鉆井風(fēng)險(xiǎn)為所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
34.若所述待鉆井的鉆井液密度小于所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力且大于所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則所述鉆井風(fēng)險(xiǎn)為所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
35.若所述待鉆井的鉆井液密度大于所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則所述鉆井風(fēng)險(xiǎn)為所述一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。
36.另一方面，本文實(shí)施例還提供了一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估裝置，包括，
37.力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型建立單元，用于建立目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型和地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型；
38.巖石破壞準(zhǔn)則選擇單元，用于根據(jù)所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型、所述目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和所述已鉆井的鉆井液密度選擇巖石破壞準(zhǔn)則；
39.施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定單元，用于根據(jù)所述已鉆井的施工情況確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；
40.鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元，用于根據(jù)所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和所述巖石破壞準(zhǔn)則確定所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
41.另一方面，本文實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器、以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的方法。
42.最后，本文實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理器運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行上述的方法。
43.利用本文實(shí)施例。根據(jù)目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型和該目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和鉆井液密度優(yōu)選適合該目標(biāo)地層的巖石破壞準(zhǔn)則，從而提高了評(píng)估鉆井風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確性，并且根據(jù)該已鉆井的施工情況確定該已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，建立了井筒垮塌程度和施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后根據(jù)確定的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則確定該目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了定量評(píng)估頁(yè)巖氣地層現(xiàn)場(chǎng)施工中待鉆井的鉆井液密度的施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能夠根據(jù)確定的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則準(zhǔn)確指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工選擇合理鉆井液密度，保證了井下的安全鉆進(jìn)。
附圖說明
44.為了更清楚地說明本文實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本文的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
45.圖1所示為本文實(shí)施例一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法實(shí)施系統(tǒng)示意圖；
46.圖2所示為本文實(shí)施例一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的流程圖；
47.圖3所示為本文實(shí)施例選擇巖石破壞準(zhǔn)則的過程；
48.圖4所示為本文實(shí)施例選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則優(yōu)選的過程；
49.圖5所示為本文實(shí)施例確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的過
程；
50.圖6所示為本文實(shí)施例確定所述已鉆井的井筒垮塌寬度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)優(yōu)選的過程；
51.圖7所示為本文實(shí)施例一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
52.圖8所示為本文實(shí)施各巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線、實(shí)際鉆井液密度和實(shí)際井徑的示意圖；
53.圖9所示為本文實(shí)施例評(píng)估頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)的流程示意圖；
54.圖10所示為本文實(shí)施例計(jì)算機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
55.【附圖標(biāo)記說明】：
56.101、終端；
57.102、處理器；
58.701、力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型建立單元；
59.702、巖石破壞準(zhǔn)則選擇單元；
60.703、施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定單元；
61.704、鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元；
62.1002、計(jì)算機(jī)設(shè)備；
63.1004、處理設(shè)備；
64.1006、存儲(chǔ)資源；
65.1008、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
66.1010、輸入/輸出模塊；
67.1012、輸入設(shè)備；
68.1014、輸出設(shè)備；
69.1016、呈現(xiàn)設(shè)備；
70.1018、圖形用戶接口；
71.1020、網(wǎng)絡(luò)接口；
72.1022、通信鏈路；
73.1024、通信總線。
具體實(shí)施方式
74.下面將結(jié)合本文實(shí)施例中的附圖，對(duì)本文實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本文一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒疚闹械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本文保護(hù)的范圍。
75.需要說明的是，本文的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本文的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、裝置、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)
備固有的其它步驟或單元。
76.需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
77.如圖1所示為本文實(shí)施例一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的實(shí)施系統(tǒng)示意圖，可以包括：終端101和處理器102。所述終端101和所述處理器102之間建立通信連接，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，所述終端101可以向處理器102輸入頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法所需的相關(guān)信息，例如目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型和地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型，以及該目標(biāo)地層中已鉆井的相關(guān)數(shù)據(jù)和該目標(biāo)地層中待鉆井的相關(guān)數(shù)據(jù)，所述處理器102對(duì)終端101輸入的相關(guān)信息進(jìn)行計(jì)算，對(duì)所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。
78.在本說明書實(shí)施例中，所述處理器102可以是獨(dú)立的物理計(jì)算機(jī)，也可以是多個(gè)物理計(jì)算機(jī)構(gòu)成的處理器集群或者分布式系統(tǒng)，還可以是提供云服務(wù)、云數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算、云函數(shù)、云存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、云通信、中間件服務(wù)、域名服務(wù)、安全服務(wù)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(cdn，content delivery network)、以及大數(shù)據(jù)和人工智能平臺(tái)等基礎(chǔ)云計(jì)算服務(wù)的云服務(wù)器。
79.在一些可選的實(shí)施例中，終端101可以結(jié)合處理器102評(píng)估頁(yè)巖氣地層的鉆井風(fēng)險(xiǎn)。具體的，終端101可以包括但不限于智能手機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、智能音箱、數(shù)字助理、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(ar，augmented reality)/虛擬現(xiàn)實(shí)(vr，virtual reality)設(shè)備、智能可穿戴設(shè)備等類型的電子設(shè)備?？蛇x的，電子設(shè)備上運(yùn)行的操作系統(tǒng)可以包括但不限于安卓系統(tǒng)、ios系統(tǒng)、linux、windows等。
80.此外，需要說明的是，圖1所示的僅僅是本公開提供的一種應(yīng)用環(huán)境，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以包括其他應(yīng)用環(huán)境，例如根據(jù)評(píng)估的鉆井風(fēng)險(xiǎn)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)，也可以在終端101和處理器102上實(shí)現(xiàn)。
81.具體地，本文實(shí)施例提供了一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，定量評(píng)估頁(yè)巖氣地層現(xiàn)場(chǎng)施工的鉆井液密度的施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能夠準(zhǔn)確指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工選擇合理鉆井液密度，保證了井下的安全鉆進(jìn)。圖2所示為本文實(shí)施例一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的流程圖。在本圖中描述了評(píng)估頁(yè)巖氣地層鉆井液風(fēng)險(xiǎn)的過程，但基于常規(guī)或者無(wú)創(chuàng)造性的勞動(dòng)可以包括更多或者更少的操作步驟。實(shí)施例中列舉的步驟順序僅僅為眾多步驟執(zhí)行順序中的一種方式，不代表唯一的執(zhí)行順序。在實(shí)際中的系統(tǒng)或裝置產(chǎn)品執(zhí)行時(shí)，可以按照實(shí)施例或者附圖所示的方法順序執(zhí)行或者并行執(zhí)行。具體的如圖2所示，所述方法可以包括：
82.步驟201：建立目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型和地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型；
83.步驟202：根據(jù)所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型、所述目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和所述已鉆井的鉆井液密度選擇巖石破壞準(zhǔn)則；
84.步驟203：根據(jù)所述已鉆井的施工情況確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；
85.步驟204：根據(jù)所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和所述巖石破壞準(zhǔn)則確定所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
86.通過本文實(shí)施例的方法，根據(jù)目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型和該目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和鉆井液密度優(yōu)選適合該目標(biāo)地層的巖石破壞準(zhǔn)則，從而提高了評(píng)估鉆井風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確性，并且根據(jù)該已鉆井的施工情況確定該已鉆
井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，建立了井筒垮塌程度和施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后根據(jù)確定的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則確定該目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了定量評(píng)估頁(yè)巖氣地層現(xiàn)場(chǎng)施工中待鉆井的鉆井液密度的施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能夠根據(jù)確定的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則準(zhǔn)確指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工選擇合理鉆井液密度，保證了井下的安全鉆進(jìn)。
87.在本文實(shí)施例中，巖石力學(xué)參數(shù)可以包括泊松比、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和巖石內(nèi)摩擦角，地應(yīng)力參數(shù)可以包括最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力和垂向應(yīng)力。
88.進(jìn)一步地，步驟201中建立目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型可以包括如下步驟：
89.步驟1：根據(jù)目標(biāo)地層中已鉆井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)建立所述巖石力學(xué)參數(shù)的初始計(jì)算模型；
90.步驟2：根據(jù)所述已鉆井的巖芯測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)所述巖石力學(xué)參數(shù)的初始計(jì)算模型進(jìn)行校正，得到所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型。
91.在本文實(shí)施例中，已鉆井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)可以包括井深、縱波速度、橫波速度和巖石體積密度，巖心測(cè)試數(shù)據(jù)是通過對(duì)目標(biāo)地層中的巖心樣品進(jìn)行測(cè)試得到，所述巖心樣品可以通過特殊的鉆井機(jī)在目標(biāo)地層中取出，所述巖心測(cè)試數(shù)據(jù)與巖石力學(xué)參數(shù)的組成相同，具體地，可以通過公式(1)至公式(4)建立所述巖石力學(xué)參數(shù)的初始計(jì)算模型：
[0092][0093][0094][0095][0096]
其中，μ表示泊松比，e表示楊氏模量，u表示單軸抗壓強(qiáng)度，δ表示巖石內(nèi)摩擦角，v
p
表示縱波速度，單位為m/h，vs表示橫波速度，單位為m/h，ρ表示巖石體積密度，單位為g/cm3，a、b、c、d為修正系數(shù)。
[0097]
然后將巖心測(cè)試數(shù)據(jù)(泊松比、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和巖石內(nèi)摩擦角)對(duì)公式(1)至公式(4)所述的巖石力學(xué)參數(shù)的初始計(jì)算模型進(jìn)行校正，即求解修正系數(shù)a、b、c、d的具體值，即可得到所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型。
[0098]
進(jìn)一步地，步驟201中建立地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型可以包括如下步驟：
[0099]
步驟1：根據(jù)所述已鉆井的井筒參數(shù)、目標(biāo)地層的孔隙壓力以及所述巖石力學(xué)參數(shù)的計(jì)算模型建立所述地應(yīng)力參數(shù)的初始計(jì)算模型；
[0100]
步驟2：根據(jù)所述已鉆井的巖芯測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)所述地應(yīng)力參數(shù)的初始計(jì)算模型進(jìn)行校正，得到所述地應(yīng)力參數(shù)的計(jì)算模型。
[0101]
在本文實(shí)施例中，已鉆井的井筒參數(shù)可以包括井深、井斜角和方位角，所述巖心測(cè)試數(shù)據(jù)還可以包括最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力和垂向應(yīng)力。具體地，可以通過公式(5)至公式(7)建立所述地應(yīng)力參數(shù)的初始計(jì)算模型：
[0102][0103][0104][0105]
其中，σv表示垂向應(yīng)力，σ
min
表示最小水平主應(yīng)力，σ
max
表示最大水平主應(yīng)力，h表示所述已鉆井的井深，ρ表示巖石體積密度，單位為g/cm3，g表示重力加速度，μ表示泊松比，e表示楊氏模量，α表示有效應(yīng)力系數(shù)，在本文實(shí)施例中，有效應(yīng)力系數(shù)α的取值范圍為0.6～0.8，p
p
表示孔隙壓力，ε
x
表示最小水平應(yīng)力方位構(gòu)造系數(shù)，εy表示最大水平應(yīng)力方位構(gòu)造系數(shù)。
[0106]
然后將巖芯測(cè)試數(shù)據(jù)(最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力和垂向應(yīng)力)對(duì)公式(5)至公式(7)建立的地應(yīng)力參數(shù)的初始計(jì)算模型進(jìn)行校正，即求得最小水平應(yīng)力方位構(gòu)造系數(shù)ε
x
、最大水平應(yīng)力方位構(gòu)造系數(shù)εy的具體值，得到所述地應(yīng)力參數(shù)的計(jì)算模型。
[0107]
根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，井筒垮塌程度包括所有井筒深度下的井眼垮塌寬度和井徑，即該已鉆井的每個(gè)井筒深度位置的井眼垮塌寬度和井徑。
[0108]
在本文實(shí)施例中，可以通過地層微電阻率掃描成像(fmi,formation microscanner image)技術(shù)對(duì)該已鉆井的各井筒深度位置進(jìn)行測(cè)量，得到各井筒深度位置的井眼垮塌寬度。可以通過多臂井徑測(cè)井技術(shù)對(duì)該已鉆井的各井筒深度位置進(jìn)行測(cè)量，得到各井筒深度位置的井徑。fmi技術(shù)和多臂井徑測(cè)井技術(shù)為本領(lǐng)域常用的測(cè)量井眼垮塌寬度和井徑的技術(shù)手段，本文實(shí)施例不做贅述。
[0109]
根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，步驟202根據(jù)所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型、所述目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和所述已鉆井的鉆井液密度選擇巖石破壞準(zhǔn)則進(jìn)一步包括，
[0110]
步驟301：基于各待選巖石破壞準(zhǔn)則，根據(jù)各所述井筒深度下的井眼垮塌寬度、所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型計(jì)算各待選巖石破壞準(zhǔn)則的地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線；
[0111]
步驟302：根據(jù)所述已鉆井的鉆井液密度、各所述井筒深度下的井徑以及所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線從所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則。
[0112]
在本文實(shí)施例中，所述待選巖石破壞準(zhǔn)則可以包括mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則和修正lade巖石破壞準(zhǔn)則。
[0113]
具體地，步驟301首先分別基于mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則和修正lade巖石破壞準(zhǔn)則，根據(jù)各所述井筒深度下的井眼垮塌寬度、巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型計(jì)算地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線：
[0114]
mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則計(jì)算地層坍塌壓力的過程可以包括如下步驟：
[0115]
步驟1：對(duì)于定向井地應(yīng)力沿井筒分量模型如公式(8)所示：
[0116][0117]
其中，σ
11
、σ
22
、σ
33
、σ
12
、σ
13
、σ
23
表示地應(yīng)力分量，γ表示井斜角，β表示方位角，σv表示垂向應(yīng)力，σ
min
表示最小水平主應(yīng)力，σ
max
表示最大水平主應(yīng)力。
[0118]
步驟2：井壁處于臨界破壞位置的應(yīng)力分量計(jì)算模型圖公式(9)所示：
[0119][0120]
其中，σ
zz
表示井壁軸向應(yīng)力分量，ε
θθ
表示井壁切向應(yīng)力分量，τ
θz
表示井壁剪切應(yīng)力分量，σ
rr
表示井壁徑向應(yīng)力分量，表示井壁初始崩落位置角，σ
11
、σ
22
、σ
33
、σ
12
、σ
13
、σ
23
表示公式(8)計(jì)算得到的地應(yīng)力分量，ω表示井眼垮塌寬度，pc表示地層坍塌壓力，p
p
表示孔隙壓力。
[0121]
步驟3：根據(jù)mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則模型如公式(10)所示：
[0122][0123]
其中，σ
zz
表示公式(9)計(jì)算得到的井壁軸向應(yīng)力分量，σ
θθ
表示公式(9)計(jì)算得到的井壁切向應(yīng)力分量，τ
θz
表示公式(9)計(jì)算得到的井壁剪切應(yīng)力分量，u表示單軸抗壓強(qiáng)度，δ表示巖石內(nèi)摩擦角，pc表示地層坍塌壓力，p
p
表示孔隙壓力。
[0124]
通過公式(8)至公式(10)計(jì)算，得到mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的某一井深位置的地層坍塌壓力，然后將每個(gè)井深位置對(duì)應(yīng)的σv表示垂向應(yīng)力，σ
min
表示最小水平主應(yīng)力，σ
max
表示最大水平主應(yīng)力代入到上述公式中，即可得到mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線。
[0125]
修正lade巖石破壞準(zhǔn)則計(jì)算地層坍塌壓力的過程可以包括如下步驟：
[0126]
步驟1：通過本說明書公式(8)和公式(9)計(jì)算井壁軸向應(yīng)力分量σ
zz
、井壁切向應(yīng)力分量σ
θθ
和井壁剪切應(yīng)力分量τ
θz
。
[0127]
步驟2：井壁上任意井周角的有效主應(yīng)力計(jì)算模型如公式(11)所示：
[0128][0129]
其中，σ
tmax
表示井壁切平面上的最大有效主應(yīng)力，σ
tmin
表示井壁切平面上的最小有效主應(yīng)力，σ
rr
表示井壁徑向應(yīng)力分量，σ
θθ
表示公式(9)計(jì)算得到的井壁切向應(yīng)力分量，pc表示地層坍塌壓力，p
p
表示孔隙壓力。
[0130]
步驟3：根據(jù)修正lade巖石破壞準(zhǔn)則模型如公式(12)所示：
[0131][0132]
其中，σ1、σ2、σ3表示井壁三個(gè)方向主應(yīng)力，s、k表示巖石材料特性參數(shù)，可由下面公式(13)和公式(14)計(jì)算得到：
[0133][0134][0135]
其中，u表示單軸抗壓強(qiáng)度，δ表示巖石內(nèi)摩擦角，當(dāng)井壁發(fā)生破壞時(shí)，則有：
[0136][0137]
將公式(15)代入到公式(12)中即可得到修正lade巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的某一井深位置的地層坍塌壓力，然后將每個(gè)井深位置對(duì)應(yīng)的σv表示垂向應(yīng)力，σ
min
表示最小水平主應(yīng)力，σ
max
表示最大水平主應(yīng)力代入到上述公式中，即可得到修正lade巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線。
[0138]
然后根據(jù)所述已鉆井的鉆井液密度、各所述井筒深度下的井徑以及所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線從所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則。
[0139]
根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，如圖4所示，根據(jù)所述已鉆井的鉆井液密度、各所述井筒深度下的井徑以及所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線從所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則進(jìn)一步包括，
[0140]
步驟401：基于所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線，計(jì)算每個(gè)所述待選巖石破壞準(zhǔn)則的地層坍塌壓力和所述已鉆井的鉆井液密度的差值，所述地層坍塌壓力和所述已鉆井的鉆井液密度在同一所述井筒深度下；
[0141]
步驟402：判斷同一井筒深度下的所述差值的大小與該井筒深度下的井徑是否符合，若符合，則記錄符合數(shù)量；
[0142]
步驟403：在所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述符合數(shù)量最多的所述巖石破壞準(zhǔn)則。
[0143]
示例性地，通過本文實(shí)施例的上述方法得到的修正lade巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線、mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線、已鉆井的實(shí)際鉆井液密度和已鉆井的實(shí)際井徑可以如圖8所示，圖8的縱坐標(biāo)表示井筒深度，橫坐標(biāo)左半部分表示應(yīng)力值，右半部分表示實(shí)際井徑值，在本文實(shí)施例中，當(dāng)?shù)貙犹鷫毫Υ笥趯?shí)際鉆井液密度時(shí)，井眼不會(huì)垮塌，即井徑擴(kuò)大程度不明顯；當(dāng)?shù)貙犹鷫毫π∮诘扔趯?shí)際鉆井液密度時(shí)，井眼會(huì)垮塌，即井徑擴(kuò)大程度明顯。因此由圖8可知，在井筒深度位置2800m至3100m處，井徑未明顯擴(kuò)大，修正lade巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力小于實(shí)際鉆井液密度，mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力大于實(shí)際鉆井液密度，根據(jù)上述關(guān)系可知，修正lade巖石破壞準(zhǔn)則為優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則。
[0144]
如圖8所示，在井筒深度超過3500m之后，實(shí)際井徑的波動(dòng)范圍巨大，表示井筒深度超過3500m之后，井眼已垮塌，因此，為了提高選擇巖石破壞準(zhǔn)則的精確度，根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)所述已鉆井的鉆井液密度、各所述井筒深度下的井徑以及所述地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線從所述待選巖石破壞準(zhǔn)則中選擇所述巖石破壞準(zhǔn)則之前，還包括去除井筒已垮塌的所述井筒深度。
[0145]
根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，所述施工情況包括鉆具的實(shí)際上提懸重、理論上提懸重、實(shí)際下放懸重、理論下放懸重和劃眼速度。
[0146]
在本文實(shí)施例中，根據(jù)已鉆井的設(shè)計(jì)方案可以得到該已鉆井的各井筒深度位置的鉆具的理論上提懸重和理論下放懸重，在實(shí)際施工過程中，可以記錄得到每個(gè)井筒深度位置的鉆具的實(shí)際上提懸重、實(shí)際下放懸重以及劃眼速度。
[0147]
根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，根據(jù)所述已鉆井的施工情況確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)一步包括，
[0148]
步驟501：計(jì)算各所述井筒深度下的所述實(shí)際上提懸重與所述理論上提懸重的上提懸重差值、所述實(shí)際下放懸重與所述理論下放懸重的下放懸重差值，并確定所述各井筒深度下的劃眼速度；
[0149]
步驟502：根據(jù)所述上提懸重差值、下放懸重差值、劃眼速度和預(yù)定門限值確定所述已鉆井的井筒垮塌寬度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
[0150]
根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，按照施工風(fēng)險(xiǎn)降序排序的所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)包括一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)和三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，其中一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度大于二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度，二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度大于三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度。作為優(yōu)選地，如圖6所示，根據(jù)所述上提懸重差值、下放懸重差值、劃眼速度和預(yù)定門限值確定所述已鉆井的井筒垮塌寬度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)一步包括，
[0151]
步驟601：若所述上提懸重差值小于第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值大于第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度為0，則所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
[0152]
步驟602：若所述上提懸重差值大于等于所述第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值小于等于所述第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度大于第三預(yù)設(shè)門限值，則所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
[0153]
步驟603：若所述上提懸重差值大于等于所述第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值小于等于所述第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度小于等于所述第三預(yù)設(shè)門限值，則所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為所述一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。
[0154]
在本文實(shí)施例中，第一預(yù)設(shè)門限值、第二預(yù)設(shè)門限值和第三預(yù)設(shè)門限值可以通過對(duì)目標(biāo)地層中多個(gè)已鉆井的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到，作為優(yōu)選地，第一預(yù)設(shè)門限值為100kn，第二預(yù)設(shè)門限值為50kn，第三預(yù)設(shè)門限值為0.5m/min。
[0155]
根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和所述巖石破壞準(zhǔn)則確定所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步包括，
[0156]
基于所述巖石破壞準(zhǔn)則，根據(jù)各所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的井眼垮塌寬度，分別計(jì)算各所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的地層坍塌壓力；
[0157]
若所述待鉆井的鉆井液密度小于所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則所述鉆井風(fēng)險(xiǎn)為所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
[0158]
若所述待鉆井的鉆井液密度小于所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力且大于所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則所述鉆井風(fēng)險(xiǎn)為所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
[0159]
若所述待鉆井的鉆井液密度大于所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則所述鉆井風(fēng)險(xiǎn)為所述一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。
[0160]
在本文實(shí)施例中，根據(jù)優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則，計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的井眼垮塌寬度的地層坍塌壓力。當(dāng)?shù)貙犹鷫毫Υ笥趯?shí)際鉆井液密度時(shí)，井眼不會(huì)垮塌；當(dāng)?shù)貙犹鷫毫π∮诘扔趯?shí)際鉆井液密度時(shí)，井眼會(huì)垮塌，因此，根據(jù)上述可知，當(dāng)待鉆井的鉆井液密度小于某風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力時(shí)，表示該風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的井眼不會(huì)坍塌，則可確定在該待鉆井的鉆井液密度下，施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為該風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
[0161]
同時(shí)，也能夠根據(jù)確定的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則準(zhǔn)確指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工選擇合理鉆井液密度，具體過程和上述步驟相似，此處不再贅述。
[0162]
基于同一發(fā)明構(gòu)思，本說明書實(shí)施例還提供了一種頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估裝置，如圖7所示，包括，力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型建立單元701、巖石破壞準(zhǔn)則選擇單元702、施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定單元703、鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元704，進(jìn)一步地，
[0163]
力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型建立單元701，用于建立目標(biāo)地層的巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型和地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型；
[0164]
巖石破壞準(zhǔn)則選擇單元702，用于根據(jù)所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、所述地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型、所述目標(biāo)地層中已鉆井的井筒垮塌程度和所述已鉆井的鉆井液密度選擇巖石破壞準(zhǔn)則；
[0165]
施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定單元703，用于根據(jù)所述已鉆井的施工情況確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；
[0166]
鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元704，用于根據(jù)所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和所述巖石破壞準(zhǔn)則確定所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
[0167]
通過上述裝置所取得的有益效果與上述方法所取得的有益效果一致，本說明書實(shí)施例不做贅述。
[0168]
如圖9所示為本文實(shí)施例評(píng)估頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)的流程示意圖，在本圖中描述了評(píng)估頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)的步驟。需要說明的是，本圖中所描述的步驟和順序并非本文實(shí)施例評(píng)估頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)的唯一步驟和順序，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，根據(jù)本圖描述的內(nèi)容還可以得到其他評(píng)估頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)的步驟和順序，本說明書實(shí)施例不做限制。
[0169]
具體地，評(píng)估頁(yè)巖氣地層鉆井風(fēng)險(xiǎn)的步驟包括：
[0170]
步驟901：根據(jù)目標(biāo)地層中已鉆井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和巖芯測(cè)試數(shù)據(jù)建立巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型；
[0171]
在本步驟中，巖石力學(xué)參數(shù)可以包括泊松比、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和巖石內(nèi)摩擦角，已鉆井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)可以包括井深、縱波速度、橫波速度和巖石體積密度，巖心測(cè)試數(shù)據(jù)是通過對(duì)目標(biāo)地層中的巖心樣品進(jìn)行測(cè)試得到，所述巖心樣品可以通過特殊的鉆井機(jī)在目標(biāo)地層中取出，所述巖心測(cè)試數(shù)據(jù)與巖石力學(xué)參數(shù)的組成相同。具體地，通過本說明書公式(1)至公式(4)建立巖石力學(xué)參數(shù)的初始計(jì)算模型，然后將巖心測(cè)試數(shù)據(jù)(泊松比、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和巖石內(nèi)摩擦角)對(duì)公式(1)至公式(4)所述的巖石力學(xué)參數(shù)的初始計(jì)算
模型進(jìn)行校正，即可得到所述巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型。
[0172]
步驟902：根據(jù)已鉆井的井筒參數(shù)、目標(biāo)地層的孔隙壓力、巖芯測(cè)試數(shù)據(jù)以及巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型建立地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型；
[0173]
在本步驟中，地應(yīng)力參數(shù)可以包括最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力和垂向應(yīng)力，已鉆井的井筒參數(shù)可以包括井深、井斜角和方位角，所述巖心測(cè)試數(shù)據(jù)還可以包括最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力和垂向應(yīng)力。具體地，可以通過公式(5)至公式(7)建立所述地應(yīng)力參數(shù)的初始計(jì)算模型，然后將巖芯測(cè)試數(shù)據(jù)(最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力和垂向應(yīng)力)對(duì)公式(5)至公式(7)建立的地應(yīng)力參數(shù)的初始計(jì)算模型進(jìn)行校正，得到所述地應(yīng)力參數(shù)的計(jì)算模型。
[0174]
步驟903：根據(jù)巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型、地應(yīng)力參數(shù)計(jì)算模型、已鉆井的井筒參數(shù)、已鉆井的鉆井液密度選擇巖石破壞準(zhǔn)則；
[0175]
在本步驟中，巖石破壞準(zhǔn)則包括mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則和修正lade巖石破壞準(zhǔn)則，通過本說明書公式(8)至公式(15)分別計(jì)算mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則計(jì)算地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線、修正lade巖石破壞準(zhǔn)則計(jì)算地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線。
[0176]
然后基于mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則計(jì)算地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線以及修正lade巖石破壞準(zhǔn)則計(jì)算地層坍塌壓力隨井筒深度變化的曲線，分別計(jì)算mohr-coulomb巖石破壞準(zhǔn)則和修正lade巖石破壞準(zhǔn)則的地層坍塌壓力和已鉆井的鉆井液密度的差值，其中，地層坍塌壓力和所述已鉆井的鉆井液密度在同一所述井筒深度下；
[0177]
然后判斷同一井筒深度下的該差值的大小與該井筒深度下的井徑是否符合，若符合，則記錄符合數(shù)量；
[0178]
最后選擇所述符合數(shù)量最多的所述巖石破壞準(zhǔn)則。
[0179]
步驟904：根據(jù)所述已鉆井的施工情況確定所述已鉆井的井筒垮塌程度對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；
[0180]
在本步驟中，所述施工情況包括鉆具的實(shí)際上提懸重、理論上提懸重、實(shí)際下放懸重、理論下放懸重和劃眼速度，按照施工風(fēng)險(xiǎn)降序排序的所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)包括一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)和三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，其中一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度大于二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度，二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度大于三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)程度。
[0181]
若上提懸重差值小于第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值大于第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度為0，則施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
[0182]
若上提懸重差值大于等于第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值小于等于第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度大于第三預(yù)設(shè)門限值，則施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；
[0183]
若上提懸重差值大于等于第一預(yù)設(shè)門限值、下放懸重差值小于等于第二預(yù)設(shè)門限值且劃眼速度小于等于第三預(yù)設(shè)門限值，則施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。
[0184]
在本步驟中，第一預(yù)設(shè)門限值為100kn，第二預(yù)設(shè)門限值為50kn，第三預(yù)設(shè)門限值為0.5m/min。
[0185]
步驟905：根據(jù)所述施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和所述巖石破壞準(zhǔn)則確定所述目標(biāo)地層中待鉆井的鉆井液密度對(duì)應(yīng)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
[0186]
在本步驟中，首先基于優(yōu)選的巖石破壞準(zhǔn)則，根據(jù)各施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的井眼垮
塌寬度，分別計(jì)算各施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的地層坍塌壓力；若待鉆井的鉆井液密度小于三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則鉆井風(fēng)險(xiǎn)為所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；若待鉆井的鉆井液密度小于所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力且大于所述三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則鉆井風(fēng)險(xiǎn)為二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)；若所述待鉆井的鉆井液密度大于所述二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的地層坍塌壓力，則鉆井風(fēng)險(xiǎn)為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。
[0187]
如圖10所示為本文實(shí)施例計(jì)算機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，本文中的裝置可以為本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)設(shè)備，執(zhí)行上述本文的方法。計(jì)算機(jī)設(shè)備1002可以包括一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備1004，諸如一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(cpu)，每個(gè)處理單元可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)硬件線程。計(jì)算機(jī)設(shè)備1002還可以包括任何存儲(chǔ)資源1006，其用于存儲(chǔ)諸如代碼、設(shè)置、數(shù)據(jù)等之類的任何種類的信息。非限制性的，比如，存儲(chǔ)資源1006可以包括以下任一項(xiàng)或多種組合：任何類型的ram，任何類型的rom，閃存設(shè)備，硬盤，光盤等。更一般地，任何存儲(chǔ)資源都可以使用任何技術(shù)來存儲(chǔ)信息。進(jìn)一步地，任何存儲(chǔ)資源可以提供信息的易失性或非易失性保留。進(jìn)一步地，任何存儲(chǔ)資源可以表示計(jì)算機(jī)設(shè)備1002的固定或可移除部件。在一種情況下，當(dāng)處理設(shè)備1004執(zhí)行被存儲(chǔ)在任何存儲(chǔ)資源或存儲(chǔ)資源的組合中的相關(guān)聯(lián)的指令時(shí)，計(jì)算機(jī)設(shè)備1002可以執(zhí)行相關(guān)聯(lián)指令的任一操作。計(jì)算機(jī)設(shè)備1002還包括用于與任何存儲(chǔ)資源交互的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1008，諸如硬盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、光盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
[0188]
計(jì)算機(jī)設(shè)備1002還可以包括輸入/輸出模塊1010(i/o)，其用于接收各種輸入(經(jīng)由輸入設(shè)備1012)和用于提供各種輸出(經(jīng)由輸出設(shè)備1014)。一個(gè)具體輸出機(jī)構(gòu)可以包括呈現(xiàn)設(shè)備1016和相關(guān)聯(lián)的圖形用戶接口(gui)1018。在其他實(shí)施例中，還可以不包括輸入/輸出模塊1010(i/o)、輸入設(shè)備1012以及輸出設(shè)備1014，僅作為網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備。計(jì)算機(jī)設(shè)備1002還可以包括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口1020，其用于經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)通信鏈路1022與其他設(shè)備交換數(shù)據(jù)。一個(gè)或多個(gè)通信總線1024將上文所描述的部件耦合在一起。
[0189]
通信鏈路1022可以以任何方式實(shí)現(xiàn)，例如，通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)(例如，因特網(wǎng))、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接等、或其任何組合。通信鏈路1022可以包括由任何協(xié)議或協(xié)議組合支配的硬連線鏈路、無(wú)線鏈路、路由器、網(wǎng)關(guān)功能、名稱服務(wù)器等的任何組合。
[0190]
對(duì)應(yīng)于圖2-圖6、圖9中的方法，本文實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述步驟。
[0191]
本文實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀指令，其中當(dāng)處理器執(zhí)行所述指令時(shí)，其中的程序使得處理器執(zhí)行如圖2-圖6、圖9所示的方法。
[0192]
應(yīng)理解，在本文的各種實(shí)施例中，上述各過程的序號(hào)的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過程的執(zhí)行順序應(yīng)以其功能和內(nèi)在邏輯確定，而不應(yīng)對(duì)本文實(shí)施例的實(shí)施過程構(gòu)成任何限定。
[0193]
還應(yīng)理解，在本文實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“和/或”僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系。例如，a和/或b，可以表示：?jiǎn)为?dú)存在a，同時(shí)存在a和b，單獨(dú)存在b這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對(duì)象是一種“或”的關(guān)系。
[0194]
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專
業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本文的范圍。
[0195]
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0196]
在本文所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口、裝置或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機(jī)械的或其它的形式連接。
[0197]
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本文實(shí)施例方案的目的。
[0198]
另外，在本文各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。
[0199]
所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本文的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分，或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本文各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-only memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，random access memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0200]
本文中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本文的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本文的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本文的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本文的限制。