基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，属于钻井勘探领域，能够根据漏失发生必备条件能够准确确定漏失发生层位及计算漏层性质参数。本发明专利技术的基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，具体步骤包括：(一)根据钻井液总结和录井综合记录资料，锁定漏失发生的深度范围及在其深度范围内地层所发育的岩性；(二)利用测井、地质资料对上述步骤中锁定的漏失发生的深度范围内岩性、物性参数进行解释及计算；(三)利用测井及工程资料计算钻井液当量循环密度、地层孔隙压力当量密度及地层破裂压力当量密度；(四)根据上述步骤(一)‑(三)获得的数据整理绘制得综合成果图，通过综合成果图进行漏失层位识别，分析漏失机理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻井勘探领域，尤其涉及一种基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法。
技术介绍
井漏是在钻井等井下作业过程中，各种工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液等)在压差的作用下流进地层的一种井下复杂情况，是钻井过程中最普遍最常见的技术难题之一。井漏具有很大的危害：导致大量工作液漏入地层，直接造成巨大物资损失，延误钻井时间，延长钻井周期；井漏还会对储层的产能照成损害，干扰地质录井工作，甚至会引起卡钻、井喷、井塌等各种井下复杂情况。因此，对漏层位置的识别以及漏层性质的认识具有十分重要的意义。目前，应用较为广泛的漏层识别技术主要有两种：第一种是观察经验法，主要应用在钻井施工现场，即主要通过直接观测，对钻进、岩屑录井、钻井液面变化情况，结合钻井过程中泵量等参数以及压井、试井时钻井液性能变化情况，综合分析，确定漏层发生位置及漏层性质。但此方法适用于漏失层位单一，裸眼井段压力系统简单地层情况，对于多套压力层系，漏失情况复杂地层，观察经验法难以有效进行漏层识别。第二种是水动力学测试法，水动力学测试法基本原理为井漏对钻井液循环的破环所表现出的水动力学特征，如钻井液环空返速的变化和立管压力的变化等，基于此水动力学特征，相关学者研究了钻井液正反循环测试法、钻井液迟到时间计算法、井漏前后泵压(立管压力)变化测试法等方法来进行漏层层位识别。此方法可以较为准确的识别漏层层位，但是对漏层性质无法进行描述，例如漏层岩性、孔隙度和渗透率等漏失通道性质参数。申请人在先发表的文献(“井漏层位确定方法探讨”，陈钢花等，钻井液与完井液，第26卷第2期，2009年3月)虽然研究了井漏层位的确定方法，但是由于其考虑的因素有限，仅考虑压力，没有对可能发生漏失层位地层的岩性、物性及裂缝参数进行精细计算，对于地层岩性分析直接应用了录井岩性结果，但一般录井岩性结果与实际地层岩性相比存在较大误差；对于物性及裂缝参数计算没有详细计算模型，因此对漏失层位判断准确程度不够，尤其在裂缝发育地层漏失层位判别准确性略有不足。而且无法对漏失机理等进行分析和描述。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，基于钻井、地质录井及测井资料，识别漏失层段岩性、物性并计算钻井液当量循环密度，地层孔隙压力当量密度以及井壁破裂压力当量密度，提供一种基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，根据漏失发生必备条件能够准确确定漏失发生层位及计算漏层性质参数。本专利技术基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，具体步骤包括：(一)根据井史资料和录井综合记录资料，锁定漏失发生的深度范围及在其深度范围内地层所发育的岩性；(二)利用测井、地质资料对上述步骤中锁定的漏失发生的深度范围内岩性、物性参数进行解释及计算；(三)利用测井及钻井资料计算钻井液当量循环密度ρECD、地层孔隙压力当量密度ρP及地层破裂压力当量密度ρf；(四)根据上述步骤(一)-(三)获得的数据整理绘制得综合成果图，通过综合成果图进行漏失层位识别，分析漏失机理。优选的，步骤(一)锁定范围后根据测井曲线的响应特征分析缩小范围；优选的，步骤(二)中的物性参数为深度范围之内的矿物成分、孔隙度、渗透率参数以及裂缝发育参数，所述裂缝发育参数包括裂缝孔隙度、裂缝密度及裂缝张开度等。优选的，步骤(二)中的具体解释及计算过程如下：①矿物成分和孔隙度计算通过声波、密度和中子两两交会计算地层矿物成分及孔隙度，用声波测井和中子测井交会方程组为：Δt=φ·Δtf+Vc1·Δtc1+Vc2·Δtc2φN=φ+Vc1·φN1+Vc2·φN21=φ+Vc1+Vc2---(1)]]>式(1)中：φ、φN、φNi—分别为地层有效孔隙度、中子孔隙度及第i种骨架矿物中子孔隙度；Δt、Δtf、Δtci—分别为地层、流体及第i种骨架矿物的声波时差；Vci—第i种骨架矿物体积含量，i＝1、2。②地层渗透率估算由岩心实验数据建立渗透率与孔隙度之间统计关系来估算，如果缺乏岩心数据，也可根据TIMUR公式来计算，公式如下：K=0.136*φ4.4(Swb2)---(2)]]>式(2)中：Swb—束缚水饱和度，单位：％，可由自然伽马或自然电位与束缚水饱和度统计关系求出；φ—孔隙度，单位：％；K—绝对渗透率，单位：10-3μm2。③裂缝参数计算裂缝孔隙度计算公式：水层：油层：式(3)和式(4)中：φf—裂缝孔隙度；RLLS、RLLD—分别为浅、深侧向测井电阻率；Rmf、Rw—分别为泥浆滤液和地层水电阻率；Rb—为基块电阻率，可从解释层邻近致密层读取；mf—裂缝孔隙度指数，取值范围为1-1.5。裂缝张开度计算公式：RLLD/RLLS≥1：RLLD/RLLS＜1：式(5)和式(6)中：RLLS、RLLD—分别为浅、深侧向测井电阻率；Rmf为泥浆滤液电阻率，Rb—为基块电阻率，可从解释层邻近致密层读取。优选的，步骤(三)计算钻井液当量循环密度的公式为：ρECD=ρm+[(32LμpυD2+16Lτ03D)×103/gHV]---(7)]]>式(7)中：ρECD—钻井液当量循环密度，单位：g/cm3；ρm—钻井液密度，单位：g/cm3；L—井深，单位：m；D—钻杆内径，单位：mm；τ0—流体屈服值，单位：Pa；μp—塑性粘度，单位：Pa·S；υ—平均流速，单位：m/s；HV—井深L处的垂深，单位：m；g—重力加速度。优选的，步骤(三)中地层孔隙压力当量密度计算公式如下：ρP＝[GoHV+(Gn-Go)He]×103/gHV(8)式中：ρP—地层孔隙压力当量密度，单位：g/cm3；Go—上覆岩层压力梯度，单位：MPa/m，可由密度测井资料求得；Gn—静水压力梯度，单位：MPa/m，可由工区地层水资料得到；HV—地层垂深，单位：m；He—等效深度，单位：m，可由声波测井资料求得；g—重力加速度。优选的，步骤(三)中地层破裂压力当量密度计算公式如下：ρf＝[3σH-σh-ΦPp+St]×103/gHV(9)σH=(μ1-μ+A)(σV-ΦPp)+ΦPp---(10)]]>σh=(μ1-μ+B)(σV-ΦPp)+ΦPp---(11)]]>式中：ρf—地层破裂压力当量密度，单位：g/cm3；σH、σh—分别为最大、最小水平主应力，单位：MPa，可由公式(10)、(11)求得；A、B—地质构造应力系数，由研究区破裂实验获得；μ—岩石泊松比，由测井声波资料求得；Pp—地层孔隙压力，单位：MPa；Φ—地层孔隙压力贡献系数；St—岩石抗拉强度，单位：MPa，由岩石力学实验获得；g—重力加速度。优选的，步骤(四)中通过综合成果图进行漏层识别，分析漏失机理的具体方法为，根据综合成果图中钻井液当量循环密度ρECD与地层破裂压力当量密度ρf来判断：当ρECD＞ρf，层位发生漏失；当ρECD≤ρf：若ρECD-ρP＞ρcon本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，其特征在于，具体步骤包括：(一)根据井史资料和录井综合记录资料，锁定漏失发生的深度范围及在其深度范围内地层所发育的岩性；(二)利用测井、地质资料对上述步骤中锁定的漏失发生的深度范围内岩性、物性参数进行解释及计算；(三)利用测井及钻井资料计算钻井液当量循环密度ρECD、地层孔隙压力当量密度ρP及地层破裂压力当量密度ρf；(四)根据上述步骤(一)‑(三)获得的数据整理绘制得综合成果图，通过综合成果图进行漏失层位识别，分析漏失机理。

【技术特征摘要】
1.基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，其特征在于，具体步骤包括：(一)根据井史资料和录井综合记录资料，锁定漏失发生的深度范围及在其深度范围内地层所发育的岩性；(二)利用测井、地质资料对上述步骤中锁定的漏失发生的深度范围内岩性、物性参数进行解释及计算；(三)利用测井及钻井资料计算钻井液当量循环密度ρECD、地层孔隙压力当量密度ρP及地层破裂压力当量密度ρf；(四)根据上述步骤(一)-(三)获得的数据整理绘制得综合成果图，通过综合成果图进行漏失层位识别，分析漏失机理。2.根据权利要求1所述的基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，其特征在于，步骤(一)锁定范围后根据测井曲线的响应特征分析缩小范围。3.根据权利要求1所述的基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，其特征在于，步骤(二)中的物性参数为深度范围之内的矿物成分、孔隙度、渗透率参数以及裂缝发育参数，所述裂缝发育参数包括裂缝孔隙度、裂缝密度及裂缝张开度。4.根据权利要求1或3所述的基于多信息融合的钻井漏失层位识别方法，其特征在于，步骤(二)中的具体解释及计算过程如下：①矿物成分和孔隙度计算通过声波、密度和中子两两交会计算地层矿物成分及孔隙度，用声波测井和中子测井交会方程组为：Δt=φ·Δtf+Vc1·Δtc1+Vc2·Δtc2φN=φ+Vc1·φN1+Vc2·φN21=φ+Vc1+Vc2---(1)]]>式(1)中：φ、φN、φNi—分别为地层有效孔隙度、中子孔隙度及第i种骨架矿物中子孔隙度；Δt、Δtf、Δtci—分别为地层、流体及第i种骨架矿物的声波时差；Vci—第i种骨架矿物体积含量，i＝1、2；②地层渗透率估算由岩心实验数据建立渗透率与孔隙度之间统计关系来估算，如果缺乏岩心数据，也可根据TIMUR公式来计算，公式如下：K=0.136*φ4.4(Swb2)---(2)]]>式(2)中：Swb—束缚水饱和度，单位：％，可由自然伽马或自然电位与束缚水饱和度统计关系求出；φ—孔隙度，单位：％；K—绝对渗透率，单位：10-3μm2；③裂缝参数计算裂缝孔隙度计算公式：水层：油层：式(3)和式(4)中：φf—裂缝孔隙度；RLLS、RLLD—分别为浅、深侧向测井电阻率；Rmf、Rw—分别为泥浆滤液和地层水电阻率；Rb—为基块电阻率，可从解释层邻近致密层读取；mf—裂缝孔隙度指数，取值范围为1-1.5；裂缝张开度计算公式：RLLD/RLLS≥1：RLLD/RLLS＜1：式(5)和式(6)中：RLLS、RLLD—分别为浅、深侧向测井电阻率；Rmf为泥浆滤液电阻率，Rb—为基块电阻率...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钢花，邱正松，周杨，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37