【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深地油气资源开发领域，特别涉及水基钻井液提高井壁稳定性 方法及系统及设备。
技术介绍
1、在深地油气井钻井工程中，不同程度发生井壁失稳现象，导致大量的人力 物力财力的损失，甚至发生灾难性事故，因此维持钻井中的井壁稳定是钻井工 程地质研究的重要课题。近年来，由于钻遇超深复杂地层，地层岩性、地应力、 断裂等复杂，井壁失稳现象越发突出，钻井工程师研发出了不同性能的水基钻 井液和油基钻井液，尤其是油基钻井液，在克服井壁失稳方面起到了一定作用， 得到大量推广。但在广泛应用油基钻井液时，带来了新问题，成本高、环境污 染大、具有毒性、影响录井油气响应预判及固井套管清洗等，让钻井工程师及 油气井业主单位重新考虑水基钻井液的使用，但对于水基钻井液应用中缺乏从 地质分析、力学研究、力化耦合等方面系统研究，导致水基钻井液在抑制井壁 失稳方面的效果长期被钻井工程师误解，认为其效果不如水基钻井液，限制了 水基钻井液的应用。
2、现有提高井壁稳定性方法中，油基钻井液存在的问题较为明显，具体为① 成本高，较水基钻井液成本高出3-10倍；②钻井液废物治理难度大，被列入危 险废物品种，运输要求高、运输成本高；③环保压力大，对森林、河流、山川、 沙漠等污染大；④具有较强的毒性，其配方中存在较大含量的芳香烃，对人畜 存在毒性；⑤含气地层钻进时容易引起气体溶解，诱发井喷等灾害；⑥对气测 录井影响大，可能导致油气显示误判。⑦固井时井壁和套管清洗困难、滤饼难 以清除、前置液评价方法不完备、流体接触污染严重、顶替效率低等。
3、而应用水
4、总体而言，上述各种研究均存在片面性，各类研究相对独立，不能完全解 决水基钻井液提高井壁稳定性问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供水基钻井液提高井壁稳定性方法及系统及设备，以 解决上述问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、水基钻井液提高井壁稳定性方法，包括以下步骤：
4、利用常规测井曲线精细评价地层岩性矿物组分；
5、获取复杂岩性背景下的岩石力学参数；
6、根据岩石力学参数采用井壁破裂行迹反演法获取现今地应力值；
7、根据地层岩性矿物组分建立矿物组份含量与水基泥浆滤液侵入量关系，构 建泥页岩力学-化学耦合作用下坍塌压力计算；
8、钻井液安全泥浆密度窗口确定：明确窗口的下限和上限值，窗口的下限是 地层坍塌压力，上限是地层的漏失压力；
9、在岩石力学参数、地应力、地层组分含量基础上，确定钻井液性能。
10、进一步的，地层岩性矿物组分评价具体包括：
11、依据录井岩屑归位资料确定地层岩性特征，采用体积理论模型原理求取矿 物组份：
12、泥质含量计算：
13、
14、
15、式中：gr为测井曲线自然伽玛，单位：api；grmin、grmax分别为自 然伽玛最小值及最大值，单位：api；igr为泥质含量指数，单位：无量纲； gcur为希尔奇指数，单位：无量纲；vcl为泥质含量，单位：无量纲；
16、孔隙度计算：
17、
18、式中：
19、pign为孔隙度，单位：无量纲；δt为纵波测量时差，单位：us/ft；δtma为 岩石骨架时差，单位：us/ft；δtf为流体时差，单位：us/ft；cp为压实校正系数， 单位：无量纲；δtsh为泥岩骨架时差；单位：us/ft；
20、变通法评价矿物组：
21、纯盐含量：gr＜30api，dt＞60us/ft，rt＞2000ω·m且pign＝0；
22、纯膏含量：gr＜30api，dt＜60us/ft，rt＞2000ω·m且pign＝0；
23、混合岩含量：依据体积理论模型，求取
24、vq＝1-vcl-pign-vs-vh
25、式中：
26、dt为测量声波时差，单位：us/ft；vq为混合岩体积含量，单位：无量纲； vs为盐岩体积含量，单位：无量纲；vh为膏岩体积含量，单位：无量纲；rt 为地层电阻率，单位：ω·m。
27、进一步的，石力学参数的获取：
28、与井壁稳定性相关的岩石力学参数包括岩石抗压强度、泊松比、杨氏模量、 抗张强度，岩石力学参数的获取共分两步，第一步是获取地下岩心进行岩石力 学实验，获取上述参数的静态值，然后采用测井获取的声波、密度、伽马数据 采用理论公式计算上述参数的动态值；第二步是建立岩石力学参数动态值和静 态值之间的转换关系，将测井获取的动态值转换为静态值，从而获取上述参数， 结合岩石组分分析，确定不同岩性背景下的岩石力学参数值。
29、进一步的，地应力值的获取：
30、利用密度测井曲线积分法获取上覆岩层垂向应力(sv)，采用水力压裂法 获取区域上的水平最小主应力(sh)值的范围，采用等效深度法和岩石抗压强 度数据获取地层孔隙压力(pp)数据，从实际钻井数据中获取钻井液密度数据； 从电成像测井图像中识别由应力释放引起的井壁垮塌，并从图像中读取垮塌宽 度数据；按照不同算法确定的斜率，做应力多边形，并按照地层抗压强度与应 力之间的匹配关系将抗压强度标注应力多边形中，按照上述方法获取的各类参 数及下列各参数之间的关系，得到目标井的应力值大小。
31、进一步的，坍塌压力计算：
32、利用常规测井曲线精细评价岩石矿物组份剖面，提取矿物组份含量基础上 建立矿物组份含量与水基泥浆滤液侵入量关系，构建泥页岩力学-化学耦合作用 下坍塌压力计算方法：
33、泥页岩地层泥浆滤液侵入量方程：
34、
35、式中：为误差补偿函数；w0：泥页岩的初始含水量，单位：％；ws：泥页岩的饱和含水量，单位：％；cf：泥页岩的吸水扩散系数，与泥浆性 能有关，单位：cm2/h；t：井眼钻开后泥浆滤液侵泡地层时间，单位：h；x： 距离井壁的尺寸，单位：cm；w：泥页岩泥浆滤液侵入量，单位：％；
36、建立矿物组分含量与泥浆滤液侵入量关系；
37、将泥质含量与泥浆滤液侵入量关系代入石力学参数计算公式：
38、泥页岩力学-化学耦合作用下杨氏模量定量计算公式：
39、
40、泥页岩力学-化学耦合作用下泊松比定量计算公式：
41、vw＝va+vb*(a*vcl-b)
42、泥页岩力学-化学耦合作用下粘聚力定量计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，地层岩性矿物组分评价具体包括：
3.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，石力学参数的获取：
4.根据权利要求3所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，地应力值的获取：
5.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，坍塌压力计算：
6.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，钻井液密度窗口的确定需要明确窗口的下限和上限值，窗口的下限是地层坍塌压力，上限是地层的漏失压力，地层坍塌压力考虑两种因素，一种泥页岩含量的地层坍塌压力，称之为Wmin1，另一种是地层考虑地层弱面时地层的坍塌压力，此处称之为Wmin2；
7.根据权利要求6所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，Wmax的求取：
8.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，水基钻井液性能包括流变性、抑制性、封堵性、热稳
9.水基钻井液提高井壁稳定性系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述水基钻井液提高井壁稳定性方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，地层岩性矿物组分评价具体包括：
3.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，石力学参数的获取：
4.根据权利要求3所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，地应力值的获取：
5.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，坍塌压力计算：
6.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，钻井液密度窗口的确定需要明确窗口的下限和上限值，窗口的下限是地层坍塌压力，上限是地层的漏失压力，地层坍塌压力考虑两种因素，一种泥页岩含量的地层坍塌压力，称之为wmin1，另一种是地层考虑地层弱面时地层的坍塌压力，此处称之为wmin2；
7.根据权利要求6所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，wmax的求取：
8.根据权利要求1所述的水基钻井液提高井壁稳定性方法，其特征在于，水基钻井液性能包括流变性、抑制性、封堵性、热稳定性...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹国庆，张辉，王海应，王志民，刘新宇，袁芳，李超，赵崴，徐珂，王朝辉，赵斌，来姝君，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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