防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置，该方法包括：根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟，得到所述目标工区的滑动作用力分布；根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布，确定所述目标工区的套管受损风险分布；根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计；本申请能够解决相关技术中页岩气井执行压裂操作时不能根据当前目标工区的页岩气储层的页岩层理、裂缝和断层进行有针对性的钻井井眼轨迹设计，进而导致井眼中的套管容易受损坏的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置
本申请涉及页岩气开采
，具体涉及一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置。
技术介绍
随着我国页岩气开采技术的发展，在实际生产中，往往采用水力压裂法测量目标工区的绝对地应力，具体地，水力压裂法(hydrofracturingmethod)又称水压致裂法，是一种绝对地应力测量方法，测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来，然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，用印模器或井下电视观测破裂方位，根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向；但是与此同时，由于水力压裂施工过程中会引发页岩气储层微地震事件，造成地层一定尺度的错动，地层错动所产生的剪切力直接作用在套管上，套管发生塑性变形导致套管发生破坏套管出现了不同程度的损坏，导致压裂施工成本和难度增加、降低压裂段数，造成单井产量低、井生命周期短等问题。相关技术中通过提高套管的强度和固井质量等技术措施防止套管收到损坏，但由于不同目标工区的页岩气储层有着不同的页岩层理、裂缝和断层，在水力压裂施工过程中必然会引发页岩气储层微地震事件，从而导致套管发生塑性变形和损坏。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置，能够根据目标工区内的岩层物理特性，准确、快速和有效地确定目标工区中套管的受损风险，进而有针对性的优化钻井井眼的轨迹设计，规避高风险区域，降低套管的受损几率。为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：第一方面，本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法，包括：根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟，得到所述目标工区的滑动作用力分布；根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布，确定所述目标工区的套管受损风险分布；根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。进一步地，所述方法还包括确定所述页岩地质信息的步骤：根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据；根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息，所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。进一步地，所述方法还包括确定所述地应力信息的步骤：根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小；根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。进一步地，所述根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布，包括：根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息；根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型；根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息，通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布，其中，所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。进一步地，所述根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟，得到所述目标工区的滑动作用力分布，包括：对所述页岩地质信息进行地震参数分析，得到对应的滑动距离评估数据，其中，所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离；对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布，其中，所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。进一步地，所述根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布，确定所述目标工区的套管受损风险分布，包括：对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理，得到对应的滑动风险等级；对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理，得到对应的滑动受力等级；根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级，确定所述套管的受损风险。进一步地，所述根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级，确定所述套管的受损风险，包括：依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级；若是，则确定所述区域中套管的受损风险为第一受损风险；若否，则确定所述区域中套管的受损风险为第二受损风险。进一步地，在所述确定所述目标工区的套管受损风险分布之后，包括：根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线，确定压力波动阈值；判断当前压裂施工过程中的压力波动数据是否小于所述压力波动阈值，若是，则暂停当前压裂施工。进一步地，在所述暂停当前压裂施工之后，包括：根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟，重新确定所述目标工区的套管受损风险分布，根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域；若当前压裂施工的位置处于所述高风险受损区域内，则停止当前压裂施工。进一步地，所述根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计具体包括：根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域；设计目标工区内钻井井眼水平段的长度和方位位于所述低风险受损区域内。第二方面，本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置，包括：滑动风险确定模块，用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；滑动作用力分布确定模块，用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；受损风险确定模块，用于根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布，确定所述目标工区的套管受损风险分布；轨迹设计模块，用于根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。进一步地，所述滑动风险确定模块包括：地质体数据确定单元，用于根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据；页岩地质信息确定单元，用于根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息，所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。进一步地，所述滑动风险确定模块包括：页岩地质信息分析单元，用于根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小；地应力信息确定单元，用于根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。进一步地，所述滑动风险确定模块包括：历史信息获取单元，用于根据历史钻井过程中的测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；/n根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟，得到所述目标工区的滑动作用力分布；/n根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布，确定所述目标工区的套管受损风险分布；/n根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。/n

【技术特征摘要】
1.一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；
根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟，得到所述目标工区的滑动作用力分布；
根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布，确定所述目标工区的套管受损风险分布；
根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。


2.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述方法还包括确定所述页岩地质信息的步骤：
根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据；
根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息，所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。


3.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述方法还包括确定所述地应力信息的步骤：
根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小；
根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。


4.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布，包括：
根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息；
根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型；
根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息，通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布，其中，所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。


5.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟，得到所述目标工区的滑动作用力分布，包括：
对所述页岩地质信息进行地震参数分析，得到对应的滑动距离评估数据，其中，所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离；
对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布，其中，所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。


6.根据权利要求5所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布，确定所述目标工区的套管受损风险分布，包括：
对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理，得到对应的滑动风险等级；
对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理，得到对应的滑动受力等级；
根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级，确定所述套管的受损风险。


7.根据权利要求6所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述根据套管受损风险确定规则和所述滑动风险等级和所述滑动受力等级，确定所述套管的受损风险，包括：
依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级；
若是，则确定所述区域中套管的受损风险为第一受损风险；
若否，则确定所述区域中套管的受损风险为第二受损风险。


8.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，在所述确定所述目标工区的套管受损风险分布之后，所述方法还包括：
根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线，确定压力波动阈值；
判断当前压裂施工过程中的压力波动数据是否小于所述压力波动阈值，若是，则暂停当前压裂施工。


9.根据权利要求8所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，在所述暂停当前压裂施工之后，所述方法还包括：
根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟，重新确定所述目标工区的套管受损风险分布，根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域，根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域；
若当前压裂施工的位置处于所述高风险受损区域内，则停止当前压裂施工。


10.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法，其特征在于，所述根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计具体包括：
根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域；
设计目标工区内钻井井眼水平段的长度和方位位于所述低风险受损区域内。


11.一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置，其特征在于，包括：
滑动风险确定模块，用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；
滑动作用力分布确定模块，用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息，确定目标工区的滑动风险分布；
受损风险确定模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝伟，宋毅，项德贵，范宇，王思敏，曾波，王倩，方世良，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11