一种基于小波变换和有效应力理论的孔隙压力预测方法技术

一种碳酸盐岩地层孔隙压力获取方法，该方法基于小波变换原理和Bowers法结合建立碳酸盐岩地层孔隙压力计算模型。其方法包括：首先利用小波变换原理对待分析地层声波时差曲线进行分解，得到岩石骨架声波时差和孔隙流体造成的声波时差影响两个部分，然后将岩石骨架声波时差换算为岩石骨架声波速度，再利用岩石骨架声波速度建立地层孔隙压力模型。本发明专利技术的有益效果是：相对常规Bowers法，利用小波变换对测井曲线处理得到岩石骨架声波速度，再利用岩石骨架声波速度建立模型，可以有效消除孔隙流体对Bowers模型带来的误差影响，其可以更加准确的计算碳酸盐岩地层孔隙压力，为钻井设计、选择并确定合适的安全钻井液密度提供科学依据，从而有效阻止钻进施工过程中井下复杂事故的发生。的发生。的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于小波变换和有效应力理论的孔隙压力预测方法


[0001]本专利技术涉及一种地层孔隙压力预测方法。

技术介绍

[0002]地层压力是钻井工程设计的一个关键的基础参数，地层压力的准确预测是确定合理钻井液密度、井身结构设计的必要条件。地层压力预测不准从而使钻井液密度选择不当，可能会导致井漏、井涌甚至井喷等灾难性事件。碳酸盐岩地层油气资源丰富，大部分处于深层且孔隙结构复杂，需要准确预测地层压力以保障钻井安全。现有地层压力预测方法在碳酸盐岩地层中适用性差，有效应力与孔隙流体引起的纵波速度响应特征不明显，因此，需要研究开发一种更精确更合理的地层孔隙压力预测方法。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于小波变换和有效应力理论的孔隙压力预测技术。
[0004]一种基于小波变换和有效应力理论的孔隙压力预测方法，其特征在于：
[0005]S1：获取待分析地层的声波时差、孔隙度和密度测井资料，并且利用密度测井资料求得上覆岩层压力，公式(1)如下：
[0006][0007]式中：ρ0为起始深度以上地层的平均密度，g/cm3；H0为研究层段的起始深度，m；ρ
t
为研究层段的测井密度，g/cm3；H为研究层段的底部深度，m。
[0008]S2：利用小波变换法对声波时差曲线进行分解得到岩石骨架声波时差和孔隙流体对声波时差的影响两个部分，对岩石骨架声波时差换算得到岩石骨架声波速度。
[0009]S3：根据现场钻井数据或者通过实验拟合岩石骨架声波速度与有效应力和孔隙度的模型，得到如下公式(2)：
[0010]V
m
＝Aσ
B
+C
·
φ(2)
[0011]式中：V
m
为测井资料通过小波变换分解出的岩石骨架纵波速度，m/s；σ为有效应力，MPa；为地层孔隙度，％；A、B和C为区域系数。
[0012]S4：利用对应地层深度测井资料代入所述步骤S3中拟合出的模型求得有效应力，再利用上覆岩层压力减去有效应力得到地层压力。
[0013]进一步地，步骤S2中，小波变换采用的分析方法为多分辨率分析法，当S为原始信号时，分解得到第j尺度的高频系数C
aj
和低频系数C
dj
，则有：
[0014]S＝C
aj
+C
d
＝C
a3
+C
d1
+C
d2
+C
d3
(3)
[0015]进一步地，步骤S2中，小波变换在选取小波基时选用相对成熟的Daubechies小波族中的db3小波基。
[0016]进一步地，步骤S2中，小波变换在确定分解层数时应当采用直接观察法，一般选取3
‑
6个分解层数，分解层数小不足以分离出流体的部分，分解层数大会造成岩石骨架部分失
真。
[0017]进一步地，步骤S2中，小波变换分解后得到的高频系数和低频系数需要进行
‘
sqtwolog
’
阈值处理，处理后的低频部分为岩石骨架纵波速度，高频部分为孔隙流体对纵波速度的影响。
[0018]进一步地，步骤S4中，求得地层压力的公式(4)如下：
[0019]P
p
＝P
o
‑
σ(4)
[0020]式中：P
p
为地层孔隙压力，MPa；P
o
为上覆地层压力，MPa；σ为有效应力，MPa。
附图说明
[0021]下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明,附图中:
[0022]图1是是本专利技术实施例中一种碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法的流程图；
[0023]图2是本专利技术实施例中声波时差曲线经过小波变换后的结果示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例中分离出的岩石骨架声波时差结果示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例中纵波速度、孔隙度和有效应力模型拟合关系示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例中地层压力预测结果示意图；
具体实施方式
[0027]为了对本专利技术的技术特征和有益效果有更加清楚地理解，现参照说明书附图对本专利技术的具体实施方式进行以下详细说明。
[0028]本专利技术的实施例提供了一种碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法。
[0029]请参考图1，图1是本专利技术实施例中一种碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法的流程图，具体包括如下步骤：
[0030]S1：获取待分析地层的声波时差、孔隙度和密度测井资料，并且利用密度测井资料求得上覆岩层压力，公式(1)如下：
[0031][0032]式中：ρ0为起始深度以上地层的平均密度，g/cm3；H0为研究层段的起始深度，m；ρ
t
为研究层段的测井密度，g/cm3；H为研究层段的底部深度，m。
[0033]S2：利用小波变换法对声波时差曲线进行分解得到岩石骨架声波时差和孔隙流体对声波时差的影响两个部分，对岩石骨架声波时差换算得到岩石骨架声波速度。
[0034]S3：根据现场钻井数据或者通过实验拟合岩石骨架声波速度与有效应力和孔隙度的模型，得到如下公式(2)：
[0035]V
m
＝Aσ
B
+C
·
φ(2)
[0036]式中：V
m
为测井资料通过小波变换分解出的岩石骨架纵波速度，m/s；σ为有效应力，MPa；为地层孔隙度，％；A、B和C为区域系数。
[0037]S4：利用对应地层深度测井资料代入所述步骤S3中拟合出的模型求得有效应力，再利用上覆岩层压力减去有效应力得到地层压力。
[0038]本专利技术实施例中，选取四川盆地TH区块PT101井栖霞组为碳酸盐岩地层，邻井预测的地层压力当量密度为1.86g/cm3，以2.2g/cm3密度钻至4803.5m深度，发生气侵事故，后调
整密度达到2.27g/cm3后事故解除，结果表明根据邻井预测的地层压力不准确，且需要更加准确的地层压力预测模型来防止发生钻井事故。因此利用建立的基于小波变换的碳酸盐岩地层压力预测模型和Bowers模型计算了四川盆地TH区块PT101井栖霞组碳酸盐岩地层压力，并与实钻数据进行了对比。
[0039]首先是对栖霞组地层测井声波时差曲线进行了小波变换，结果如图2和图3所示。
[0040]然后选取PT1井的实钻泥浆当量密度为压力实测点，通过上覆岩层压力减去实测孔隙压力得到该深度的有效应力，即可建立纵波速度和有效应力及孔隙度的关系，拟合结果如图4所示。
[0041]最后根据得到的岩石骨架声波速度结合建立的预测模型，计算得到的栖霞组地层压力曲线结果如图5所示。
[0042]由表1可知，Bowers模型预测值均小于实钻值，预测误差为
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于小波变换和有效应力理论的碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取待分析地层的声波时差、孔隙度和密度测井资料，并且利用密度测井资料求得上覆岩层压力，公式如下：式中：ρ0为起始深度以上地层的平均密度，g/cm3；H0为研究层段的起始深度，m；ρ
t
为研究层段的测井密度，g/cm3；H为研究层段的底部深度，m；S2：利用小波变换法对声波时差曲线进行分解得到岩石骨架声波时差和孔隙流体对声波时差的影响两个部分，对岩石骨架声波时差换算得到岩石骨架声波速度；S3：根据现场钻井数据或者通过实验拟合岩石骨架声波速度与有效应力和孔隙度的模型，得到如下公式：V
m
＝Aσ
B
+C
·
φ式中：V
m
为测井资料通过小波变换分解出的岩石骨架纵波速度，m/s；σ为有效应力，MPa；为地层孔隙度，％；A、B和C为区域系数；S4：利用对应地层深度测井资料代入所述步骤S3中拟合出的模型求得有效应力，再利用上覆岩层压力减去有效应力得到地层压力，公式如下：P
p
＝P
o
‑
σ式中：P
p
为地层孔隙压力，MPa；P
o
为上覆地层压力，MPa；σ为有效应力，MPa。2.如权利要求1所述的一种基于小波变换和有效应力理论的碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法，其特征在于：所述步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹飞，曾攀，黄干，叶鹏举，刘夕源，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：