【技术实现步骤摘要】
一种深水钻井全过程中地层压力不确定性分析方法
[0001]本专利技术涉及一种深水钻井全过程中地层压力不确定性分析方法,属于深水油气钻井
技术介绍
[0002]我国国内经济持续快速发展,对油气资源的需求与日俱增,原油的对外依存度逐年攀升,开发和利用海洋深水油气资源是保障我国能源安全的重大战略需求。我国大陆架海域面积300多万平方公里,发育着一系列大的沉积盆地,具有丰富的海底油气资源。其中南海海域石油蕴藏量巨大,属于世界四大海洋油气富集区之一,有“第二个波斯湾”之称,其石油地质储量高达230亿
‑
300亿吨。进行深水油气钻探,是应对缓解我国能源供需矛盾、践行海洋强国战略的必然选择。
[0003]但是,深水油气钻探技术属于高投入、高风险的综合高
,一旦地层压力预测不准,会导致井筒压力无法平衡地层压力,发生井喷,产生巨大的人员伤亡和财产损失。与陆地钻井相比,深水沉积过程中部分上覆岩层由海水代替,造成地层欠压实,胶结性差,海底泥页岩易膨胀、分散,易形成孔隙压力大、破裂压力和坍塌压力低等异常地层压力条件,地层压力信息复杂,安全密度窗口窄。另外,深水钻井临井资料有限,尤其是新区探井地层孔隙压力、坍塌压力等重要地层压力信息很难准确确定,带有很大的不确定性。
[0004]通过研究岩石物理学性质和压力之间的关系,目前形成了许多种钻前地层压力预测方法,主要分为经验模型和理论模型。经验模型适用性广,但可能会忽略重要的影响因素,导致最终的结果缺乏可靠性,即模型自身参数具有不确定性;理论模型在某 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种深水钻井全过程中地层压力不确定性分析方法,其特征在于,步骤如下:S1,构建深水钻井地层压力不确定性分析模型;S2,基于钻前地震或者随钻测井资料,得到测量信号的后验分布;S3,统计所钻区块的正常孔隙压力、正常速度趋势和Eaton指数,根据钻井过程中井底压力以及随钻井涌显示,进行地层压力不确定性分析模型的参数不确定性校正;S4,建立马尔可夫链的蒙特卡洛算法,分析钻井全过程中地层压力剖面的概率分布。2.如权利要求1所述的深水钻井全过程中地层压力不确定性分析方法,其特征在于,步骤S1中的地层压力不确定性分析模型采用Eaton模型;Eaton模型的表达式如式(1)所示:Eaton方程式:P
p
(z)=P
B
(z)
‑
[P
B
(z)
‑
P
S
(z)]
×
[V(z)/V
NM
(z)]
n (1)式(1)中:P
S
(z)
‑
静液柱压力,Pa;P
B
(z)
‑
上覆岩层压力,Pa;V(z)
‑
压缩波速度,m/s;V
NM
(z)
‑
正常压实条件下的等效速度,m/s;n
‑
Eaton指数;Pp(z)
‑
地层孔隙压力,pa;z
‑
深度,m;Eaton方程中基本的数据参量有3类:(1)压缩波速度V(z):采用地面地震勘探、井下地震勘测或随钻声波测井获取;(2)上覆岩层压力P
B
(z):由邻井测井资料获取,也可通过地域变化趋势估算;(3)Eaton方程参数矢量C
P
:包括静液柱压力P
S
(z)、正常压缩波速度趋势V
NM
(z)和Eaton幂数n。3.如权利要求2所述的深水钻井全过程中地层压力不确定性分析方法,其特征在于,步骤S2中的测量信号采用声波时差,计算所需的压缩波速度为声波时差的倒数。4.如权利要求3所述的深水钻井全过程中地层压力不确定性分析方法,其特征在于,步骤S2中声波时差测量的先验分布p(t|Θ)和似然函数p(d|t,Θ),采用多元正态分布进行描述:述:式(2)(3)中:M为地层层位数;N为声波接收点的数目;G表示地层的层位结构;e表示各测点的测量误差向量;t为声波时差,为M维向量,写为(t1,t2,...t
M
);μ
prior
为M维向量t的先验均值向量;∑
prior
为M维向量t先验协方差矩阵;d为传播时间向量(d1,d2,...d
N
),N维向量,其均值等于Gt,测量误差e的协方差为∑
error
;根据声波时差的先验分布和似然函数,分析其后验分布式(4)中,p(t|Θ)是先验分布,与测量数据d无关;p(d|t,Θ)为似然函数,表示在特定声波时差t下,得到测量数据d的概率;P(d|Θ)为边缘似然函数,与声波时差t无关;根据声波时差后验分布得到测量的压缩波速度的后验分布p(V,ρ|d1,d2,...,d
N
)p(V,ρ|d1,d2,...,d
N
)=p(V,ρ|d)=p(V|ρ,d)
×
p(ρ|d)
∝
p(V|Θ,d)=p(t|d,Θ)
ꢀꢀ
(5)式(5)中,Θ为包含ρ在内的条件限制,p(ρ|d)为基于密度测井资料得到的上覆岩层压力梯度的先验分布,已知地震资料求取地震波速度的后验分布,转化为数学问题,相当于已
知常数向量或矩阵G,e和测量向量d推断声波时差t,其数学表达形式为p(V|Θ,d)=p(t|d,Θ)。5.如权利要求4所述的深水钻井全过程中地层压力不确定性分析方法,其特征在于,步骤S3的地层压力不确定性分析模型参数不确定性校正步骤如下:(1)确定地层压力不确定性分析模型中模型参数CP的先验分布p(C
P
|V,ρ):Eaton方程参数矢量C
P
,包括正常孔隙压力、正常速度趋势和Eaton指数n,本发明中:正常孔隙压力,其先验不确定度介于1.006g/cm3至1.078g/cm3均匀分布,正常速度趋势采用高斯分布,标准偏差为均值的10%,Eaton指数,其先验不确定度是区间3到5上的均匀分布;(2)采用地层孔隙压力测量值或者井涌发生前后的井底压力数据,计算地层压力不确定性分析模型参数的似然函数,定量表征V,ρ和C
P
的取值与孔隙压力F测量值之间的吻合程度,即Eaton方程的计算值落在真实值区间内的概率,p(F|V,ρ,C
P
):
①
存在实测的地层孔隙压力值时,根据正态分布的概率函数,建立似然函数表达式为:式(6)中:e
i
为孔隙压力测量值和计算值p
pore
之间的偏差,e
i
=(f
i
‑
p
pore
)/σ...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙小辉,孙宝江,王志远,高永海,李昊,王金堂,廖友强,娄文强,
申请(专利权)人:中国石油大学华东,
类型:发明
国别省市:
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