石建刚 沈新普 李渊 周洪涛 吴德胜 沈国晓

1. 中国石油新疆油田分公司工程技术研究院；2. 中国石油大学(华东)

安全钻井液密度窗口是指能保证钻井安全进行的钻井液密度取值范围。它的上限为破裂压力[1-2]，下限为坍塌压力[2-3]。破裂压力取值较为简单，一般近似取为最小水平主应力。坍塌压力的计算则比较复杂，需要结合地应力3个主分量的值以及地层岩石材料强度才能准确确定。

基于单井轨道的解析解是确定钻井液密度窗口的常规方法[1-4]，该方法简单高效，但准确度较低。这主要是由于不考虑地层局部构造(向斜和背斜等地质构造)引起的局部应力变化等因素造成。

三维地应力场数值解法的优点在于能准确计算向斜和背斜等地质构造引起的局部应力变化。三维地应力数值解和单井地应力解析解的差别有时候能达到30%[5]，在此基础上进一步得到的钻井液密度窗口准确度比解析解得到的相应结果的精度大幅度提高。但其缺点是计算工作量较大，且需要三维地应力场分析作为其技术基础。目前的文献报道中鲜有关于钻井液密度窗口的三维数值解的案例。

随着地质测量技术和计算技术的发展，近年来三维地应力场建模技术有了很大进步[5-8]，但是在精细地应力场的计算方面未见详细的文献报道。为此本文提出建立精细三维地应力场的做法：(1)通过引入区块三维地震波数据，建立基于地震波的三维地质模型，然后在这个三维地质模型的基础上建立三维区块有限元力学模型；……