一种钻井工程风险区域化描述方法技术

本发明专利技术公开了一种钻井工程风险区域化描述方法，包括：步骤一、求取已钻井含不确定度地层压力；步骤二、利用地层压力构建钻井风险定量评估模型；步骤三、利用地统计学方法对钻井风险定量评估模型的风险评价结果进行二维区域化描述。从上述的技术方案可以看出，本方案具有如下的有益效果：1、利用地统计学方法，对区块中已钻井的风险评价结果在地层层组内进行二维区域化描述，实现纵向风险评价结果按照地层层组在横向的展布；2、本发明专利技术的方法实现了钻井风险的区域化描述，以便在区块中钻取新井时，对新井位置点各层组可能出现的风险情况进行判断，在一定程度上提高了设计人员进行钻井工程设计时考虑的全面性，在设计阶段最大限度地保证钻井安全。地保证钻井安全。地保证钻井安全。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井工程风险区域化描述方法


[0001]本专利技术涉及深井复杂地层钻井
，特别涉及一种钻井工程风险区域化描述方法。

技术介绍

[0002]随着油气勘探开发逐步向深井复杂地层以及海洋深水迈进，钻井遇到的地质环境越来越复杂，如褶皱断裂带强烈、地层软硬交错、地层倾角大以及地层各向异性强等。由于构造条件的复杂性，对区块地层压力空间分布规律的认识难度较大，导致了钻井过程中频繁出现喷、漏、塌、卡、断钻具等各种井下复杂情况和事故。
[0003]现有的风险评价方法大多是对已钻井进行钻后风险分析总结。
[0004]当计划在区块中钻取新井时，我们仍然无法对新井位置点各层组可能出现的风险情况进行判断，这就在一定程度上影响了设计人员进行钻井工程设计时考虑的全面性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种钻井工程风险区域化描述方法，能够使钻井工程设计方案更加合理，方案实施过程更加安全。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种钻井工程风险区域化描述方法，包括：
[0008]步骤一、求取已钻井含不确定度地层压力；
[0009]步骤二、利用地层压力构建钻井风险定量评估模型；
[0010]步骤三、利用地统计学方法对钻井风险定量评估模型的风险评价结果进行二维区域化描述。
[0011]优选地，在所述步骤一中，求取已钻井含不确定度地层压力，包括：
[0012]收集区域内重点已钻井的测井资料，并根据蒙特卡洛模拟方法求取含不确定度的地层孔隙、地层坍塌及地层破裂压力。
[0013]优选地，在所述步骤二中，利用地层压力构建钻井风险定量评估模型，包括：
[0014]结合求取的已钻井含不确定度的地层孔隙、地层坍塌及地层破裂压力区间剖面，建立含不确定度安全钻井液密度窗口；
[0015]根据可靠度理论及概率统计分析理论得到钻井风险概率计算模型。
[0016]优选地，所述结合求取的已钻井含不确定度的地层孔隙、地层坍塌及地层破裂压力区间剖面，建立含不确定度安全钻井液密度窗口，包括：
[0017](1)防井涌钻井液密度下限值的概率分布
[0018][0019](2)防井壁坍塌钻井液密度下限值的概率分布
[0020][0021](3)防压差卡钻钻井液密度上限值的概率分布
[0022][0023](4)防井漏钻井液密度上限值的概率分布
[0024][0025]式中，S
b
为抽吸压力系数，g/cm3；S
g
为激动压力系数，g/cm3；Δρ为附加钻井液密度值，g/cm3；S
f
为防井漏上限值安全系数，g/cm3；S
c
为循环压耗系数，g/cm3；ΔP为压差卡钻允值，MPa；P
p
为孔隙压力当量钻井液密度，g/cm3；P
c
为坍塌压力当量钻井液密度，g/cm3；P
f
为破裂压力当量钻井液密度，g/cm3；
[0026]通过上述钻井液密度上下限的分布形式，可知累积概率为j0的安全钻井液密度窗口为：
[0027][0028]从而可知，深度h
i
处累积概率j＝j0时的安全钻井液密度上下限分别如下所示：
[0029][0030][0031]累积概率为j0时，安全钻井液密度的上下限曲线表达式如式(8)、(9)所示：
[0032][0033][0034]式中，为累积概率为j0的安全钻井液密度下限、上限；同理得到累积概率为j1的安全泥浆密度下限和上限以此得到|j
1-j0|
×
100％安全泥浆密度区间剖面；
[0035]所述根据可靠度理论及概率统计分析理论得到钻井风险概率计算模型，包括：
[0036]井涌风险概率计算模型：
[0037]R
k,h
＝P(ρ
d,h
＜ρ
k,h
)＝1-F
k,h
(ρ
d,h
)；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0038]井漏风险概率计算模型：
[0039]R
l,h
＝P(ρ
d,h
＞ρ
l,h
)＝F
l,h
(ρ
d,h
)；
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0040]井壁坍塌风险概率计算模型：
[0041]R
c,h
＝P(ρ
d,h
＜ρ
c,h
)＝1-F
c,h
(ρ
d,h
)；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0042]压差卡钻风险概率计算模型：
[0043]R
s,k
＝P(ρ
d,h
＞ρ
sk,h
)＝F
sk,h
(ρ
d,h
)。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0044]优选地，在所述步骤三中，利用地统计学方法对钻井风险定量评估模型的风险评
价结果进行二维区域化描述，包括：
[0045]采用支持向量机算法对实验变异函数进行拟合得到GA-SVM-Kriging插值算法；
[0046]基于GA-SVM-Kriging插值算法对钻井风险定量评估模型的风险评价结果进行二维区域化描述。
[0047]优选地，在所述采用支持向量机算法对实验变异函数进行拟合得到GA-SVM-Kriging插值算法之前，还包括：
[0048]采用遗传算法对支持向量机算法中三个重要参数进行优选确定；其中，三个重要参数包括：不敏感损失参数ε、惩罚参数C和高斯基RBF核函数的核参数σ。
[0049]优选地，所述采用遗传算法对支持向量机算法中三个重要参数进行优选确定，包括：
[0050]①
初始化种群：采用二进制编码随机产生M个初始种群，预置迭代次数为N；
[0051]②
计算适应值：用群体中每个个体对应的参数训练SVM，计算每个个体的适应值；
[0052]③
选择：按照轮盘赌的方法确定初始种群G
(0)
中个体被选中的次数及个体的选择概率，选择概率大的优秀个体，然后将其信息遗传到下一代新种群中；
[0053]④
交叉：设交叉概率P
c
，对父代种群进行随机配对生成新个体；
[0054]⑤
变异：对于给定的变异概率P
m
，先随机选择M
×
P
m
个个体，让其第k个字符进行突变运算，替换所选染色体相应位置上的信息，产生新个体；
[0055]⑥
终止条件判断：满足终止条件，停止计算输出结果；否则转到步骤
②
继续计算；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井工程风险区域化描述方法，其特征在于，包括：步骤一、求取已钻井含不确定度地层压力；步骤二、利用地层压力构建钻井风险定量评估模型；步骤三、利用地统计学方法对钻井风险定量评估模型的风险评价结果进行二维区域化描述。2.根据权利要求1所述的钻井工程风险区域化描述方法，其特征在于，在所述步骤一中，求取已钻井含不确定度地层压力，包括：收集区域内重点已钻井的测井资料，并根据蒙特卡洛模拟方法求取含不确定度的地层孔隙、地层坍塌及地层破裂压力。3.根据权利要求1所述的钻井工程风险区域化描述方法，其特征在于，在所述步骤二中，利用地层压力构建钻井风险定量评估模型，包括：结合求取的已钻井含不确定度的地层孔隙、地层坍塌及地层破裂压力区间剖面，建立含不确定度安全钻井液密度窗口；根据可靠度理论及概率统计分析理论得到钻井风险概率计算模型。4.根据权利要求3所述的钻井工程风险区域化描述方法，其特征在于，所述结合求取的已钻井含不确定度的地层孔隙、地层坍塌及地层破裂压力区间剖面，建立含不确定度安全钻井液密度窗口，包括：(1)防井涌钻井液密度下限值的概率分布(1)防井涌钻井液密度下限值的概率分布(2)防井壁坍塌钻井液密度下限值的概率分布(2)防井壁坍塌钻井液密度下限值的概率分布(3)防压差卡钻钻井液密度上限值的概率分布(3)防压差卡钻钻井液密度上限值的概率分布(4)防井漏钻井液密度上限值的概率分布(4)防井漏钻井液密度上限值的概率分布式中，S
b
为抽吸压力系数，g/cm3；S
g
为激动压力系数，g/cm3；Δρ为附加钻井液密度值，g/cm3；S
f
为防井漏上限值安全系数，g/cm3；S
c
为循环压耗系数，g/cm3；ΔP为压差卡钻允值，MPa；P
p
为孔隙压力当量钻井液密度，g/cm3；P
c
为坍塌压力当量钻井液密度，g/cm3；P
f
为破裂压力当量钻井液密度，g/cm3；通过上述钻井液密度上下限的分布形式，可知累积概率为j0的安全钻井液密度窗口为：从而可知，深度h
i
处累积概率j＝j0时的安全钻井液密度上下限分别如下所示：时的安全钻井液密度上下限分别如下所示：
累积概率为j0时，安全钻井液密度的上下限曲线表达式如式(8)、(9)所示：时，安全钻井液密度的上下限曲线表达式如式(8)、(9)所示：式中，为累积概率为j0的安全钻井液密度下限、上限；同理得到累积概率为j1的安全泥浆密度下限和上限以此得到|j
1-j0|
×
100％安全泥浆密度区间剖面；所述根据可靠度理论及概率统计分析理论得到钻井风险概率计算模型，包括：井涌风险概率计算模型：R
k,h
＝P(ρ
d,h
＜ρ
k,h
)＝1-F
k,h
(ρ
d,h
)；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)井漏风险概率计算模型：R
l,h
＝P(ρ
d,h
＞ρ
l,h
)＝F
l,h
(ρ
d,h
)；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)井壁坍塌风险概率计算模型：R
c,h
＝P(ρ
d,h
＜ρ
c,h
)＝1-F
c,h
(ρ
d,h
)；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)压差卡钻风险概率计算模型：R
s,k
＝P(ρ
d,h
＞ρ
sk,h
)＝F
sk,h
(ρ
d,h
)。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：胜亚楠，徐泓，李伟廷，兰凯，蒋金宝，王志远，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院中石化中原石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：