基于随钻资料的钻井过程中动态井身结构优化设计方法技术

本发明专利技术公开了基于随钻资料的钻井过程中动态井身结构优化设计方法，首先基于地震层速度的钻前含可信度地层孔隙压力预测；然后基于随钻测井数据对含可信度地层孔隙压力实时修正；最后钻井过程中动态井身结构风险评估。通过随钻测井数据实时对含可信度地层孔隙压力修正，提高下部未钻地层的压力预测精度，并结合安全密度窗口约束条件和概率理论，建立钻井过程中的动态井身结构风险评估方法，从而在钻井过程中对下部未钻地层的井身结构风险进行实时定量评估。以及根据最终评估来确定是否重新对下部未钻地层进行实时动态的井身结构设计，从而达到最大程度的规避工程风险。从而达到最大程度的规避工程风险。从而达到最大程度的规避工程风险。

【技术实现步骤摘要】
基于随钻资料的钻井过程中动态井身结构优化设计方法


[0001]本专利技术涉及深井复杂地层钻井领域，具体为基于随钻资料的钻井过程中动态井身结构优化设计方法。

技术介绍

[0002]深井复杂地层钻井中窄安全密度窗口问题一直是井身结构设计和安全施工面临的难题之一，且随着井深的增加，窄安全密度窗口问题越发突出。现有技术一般采用先进的欠平衡钻井、控压钻井、充气钻井等新工艺技术以及基于概率统计的钻前井身结构设计及风险评估方法等风险评估技术，在一定程度上解决了这个问题。
[0003]但是，现有技术中的欠平衡钻井、控压钻井、充气钻井等新工艺技术，以及基于概率统计的钻前井身结构设计及风险评估方法等风险评估技术没有结合精确确定已钻井段的地层压力和岩石力学参数等钻前不确定性参数，因此无法从根源上排除地层不确定性参数导致的潜在风险。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了基于随钻资料的钻井过程中动态井身结构优化设计方法，以解决现有技术中欠平衡钻井、控压钻井、充气钻井等新工艺技术，以及基于概率统计的钻前井身结构设计及风险评估方法等风险评估技术没有结合精确确定已钻井段的地层压力和岩石力学参数等钻前不确定性参数，导致潜在风险存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]基于随钻资料的钻井过程中动态井身结构优化设计方法，包括：
[0007]步骤1：基于地震层速度的钻前含可信度地层孔隙压力预测；
[0008]步骤2：基于随钻测井数据对含可信度地层孔隙压力实时修正；
[0009]步骤3：钻井过程中动态井身结构风险评估。
[0010]优选的，所述步骤1中的基于地震层速度的钻前含可信度地层孔隙压力预测，包括：
[0011]基于获取的地震层速度资料，对所述地震层速度资料预处理，确定上覆岩石压力梯度；
[0012]基于Fillippone法计算地层孔隙压力；
[0013]结合Eaton法反算伊顿指数，并基于所述伊顿指数获取分布状态；
[0014]重新代入Eaton法计算含可信度地层孔隙压力。
[0015]优选的，所述步骤2中的基于随钻测井数据对含可信度地层孔隙压力实时修正，包括：
[0016](1)基于地震资料计算地层孔隙压力G
p
，结合Eaton法反算伊顿指数得到一个大样本库n(h)，统计全井段Eaton指数，获取分布状态；
[0017](2)基于随钻测井所得地层孔隙压力G
p
′
，反演已钻井段伊顿指数，得到小样本库
n
′
(h1)，并将n
′
(h1)替换已钻井段的Eaton指数n(h1)组成新的大样本库n
′
(h)，获取新的分布状态；重新代入Eaton法计算下部未钻地层含可信度孔隙压力。
[0018]优选的，所述步骤2在得到地层含可信度孔隙压力之后，还包括：
[0019]利用公式计算可信度J条件下不同概率时地层孔隙压力对应的地层破裂压力P
f
′
，其中σ
h
、σ
H
、α、μ、f和S
t
为利用邻井资料预测所得到的下一地质分层的各岩石力学参数；
[0020]钻至距离下一地质分层顶部预设距离Δh时，通过随钻测井所得到的当前地质分层内各岩石力学参数x
′
(σ
h
′
、σ
H
′
、α
′
、μ
′
、f
′
、S
t
′
)的平均值)的平均值为该分层的真实值，并利用重新计算当前地质分层的地层破裂压力P
f
″
。
[0021]优选的，所述步骤2在所述利用重新计算当前地质分层的地层破裂压力P
f
″
之后，还包括：
[0022]利用随钻测井测得该地质分层Δh+δh井段内的各岩石力学参数的平均值为所述δh为钻至距离下一地质分层顶部预设距离Δh时，继续钻进的距离；
[0023]当时，将公式中的中的中各岩石力学参数的平均值替换为中各岩石力学参数的平均值替换为并重新计算所述地质分层的地层破裂压力p
″′
f
，其中，，其中，为当前利用随钻测井测得的当地质分层的各岩石力学参数平均值。
[0024]优选的，在步骤3中，钻井过程中动态井身结构风险评估，包括：
[0025]基于修正后的未钻地层的含可信度地层压力确定分布带；
[0026]基于所述分布带，确定安全钻井液密度窗口的下限曲线和上限曲线；
[0027]对钻井过程中动态井身结构风险评估。
[0028]优选的，所述基于修正后的未钻地层的含可信度地层孔隙压力确定分布带，包括：
[0029]基于修正后的未钻地层的含可信度地层压力，确定地层压力的计算值，所述地层压力的计算值包括含可信度的分布带。
[0030]优选的，所述对钻井过程中动态井身结构风险评估，包括：
[0031]基于预先建立的下部未钻地层井身结构风险评估模型，对钻井过程中动态井身结构风险评估；
[0032]其中，所述下部未钻地层井身结构风险评估模型，包括：井涌风险：压差卡钻风险：钻井井漏风险：R
井涌(h)
、R
压差卡钻(h)
、R
钻进井漏(h)
分别为井深h处的井涌、压差卡钻、钻进井漏风险大小；p(x)为事件x对应的概率大小；ρ
下
(h)和ρ
上
(h)分别为井深h处含可信度安全钻井液密度窗口下限曲线及上限曲线所对应的当量密度；为井深h处地层孔隙压力的累计概率分布；为井深h处地层破裂压力的累计概率分布。
[0033]优选的，在执行步骤3，钻井过程中动态井身结构风险评估后，还包括：
[0034]步骤4：若所述钻井过程中井身存在风险，重新设计所述井身结构；
[0035]若所述钻井过程中井身不存在风险，执行步骤2。
[0036]优选的，在所述步骤4中，若所述钻井过程中井身存在风险，重新设计所述井身结构，包括：
[0037]若所述钻井过程中井身存在风险，建立的安全钻井液密度窗口约束条件；所述安全钻井液密度窗口约束条件，包括：其中，ρ
pmax
′
为基于随钻测量数据修正后下部未钻地层压力预测剖面内的最大地层孔隙压力梯度、ρ
pmin
′
为基于随钻测量数据修正后下部未钻地层压力预测剖面内的最小地层孔隙压力梯度、ρ
fmin
′
为基于随钻测量数据修正后下部未钻地层压力预测剖面内的最小地层破裂压力梯度，S
b
′
为基于实时井身结构和钻井工况计算的抽吸压力系数、S
g
′
为基于实时井身本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于随钻资料的钻井过程中动态井身结构优化设计方法，其特征在于，包括：步骤1：基于地震层速度的钻前含可信度地层孔隙压力预测；步骤2：基于随钻测井数据对含可信度地层孔隙压力实时修正；步骤3：钻井过程中动态井身结构风险评估。2.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的基于地震层速度的钻前含可信度地层孔隙压力预测，包括：基于获取的地震层速度资料，对所述地震层速度资料预处理，确定上覆岩石压力梯度；基于Fillippone法计算地层孔隙压力；结合Eaton法反算伊顿指数，并基于所述伊顿指数获取分布状态；重新代入Eaton法计算含可信度地层孔隙压力。3.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的基于随钻测井数据对含可信度地层孔隙压力实时修正，包括：(1)基于地震资料计算地层孔隙压力G
p
，结合Eaton法反算伊顿指数得到一个大样本库n(h)，统计全井段Eaton指数，获取分布状态；(2)基于随钻测井所得地层孔隙压力G
p
′
，反演已钻井段伊顿指数，得到小样本库n
′
(h1)，并将n
′
(h1)替换已钻井段的Eaton指数n(h1)组成新的大样本库n
′
(h)，获取新的分布状态；重新代入Eaton法计算下部未钻地层含可信度孔隙压力。4.根据权利要3所述的方法，其特征在于，所述步骤2在得到地层含可信度孔隙压力之后，还包括：利用公式计算可信度J条件下不同概率时地层孔隙压力对应的地层破裂压力P
f
′
，其中σ
h
、σ
H
、α、μ、f和S
t
为利用邻井资料预测所得到的下一地质分层的各岩石力学参数；钻至距离下一地质分层顶部预设距离Δh时，通过随钻测井所得到的当前地质分层内各岩石力学参数x
′
(σ
h
′
、σ
H
′
、α
′
、μ
′
、f
′
、S
t
′
)的平均值)的平均值为该分层的真实值，并利用重新计算当前地质分层的地层破裂压力P
f
″
。5.根据权利要4所述的方法，其特征在于，所述步骤2在所述利用重新计算当前地质分层的地层破裂压力P
f
″
之后，
还包括：利用随钻测井测得该地质分层Δh+δh井段内的各岩石力学参数的平均值为所述δh为钻至距离下一地质分层顶部预设距离Δh时，继续钻进的距离；当时，将公式中的中的中各岩石力学参数的平均值替换为中各岩石力学参...

【专利技术属性】
技术研发人员：胜亚楠，蒋金宝，李伟廷，兰凯，晁文学，孔华，
申请(专利权)人：中石化中原石油工程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，
类型：发明
国别省市：