定向井随钻井壁稳定预测方法及其应用

常规井壁稳定预测方法不适用于定向井。根据岩石力学和地震反演原理提出随钻预测定向井稳定性的新方法,包括钻前预测与随钻修正2个操作步骤。通过分析地震数据与岩石力学参数之间的定量关系,建立了包含孔隙压力、地应力、岩石强度等井壁稳定参数和地震记录的非线性模型,基于其利用地震资料直接反演井壁稳定参数,实现钻前预测井壁稳定性,为钻井设计提供依据。实钻中结合定向井的实际施工情况,通过实时反演对钻前预测的井壁稳定数据模型进行随钻修正更新,及时优化调整钻井方案以避免工程复杂故障。该方法在涪陵页岩气田进行了应用,结合"井工厂"钻井作业模式,形成了井壁稳定预测现场操作方案。现场应用情况表明该方法预测精度较高,具有良好的实时操作性能,有利于定向井的安全快速钻井。     

钻井液密度窗口随钻预测理论及其工程应用

将岩石力学方法与地震勘探理论相结合,通过考察地震记录、岩石物理参数与孔隙压力之间的定量关系,建立了利用地震数据直接反演孔隙压力的模型。根据岩石力学参数地质统计特性,实钻过程中充分利用录井、钻井等实时信息,通过随机反演方法随钻预测钻头前方待钻地层的孔隙压力。依据孔隙压力反演结果进一步求取地应力、岩石强度、坍塌压力与破裂压力,通过对预测参数的综合分析,最终实现对待钻井段的安全钻井液密度窗口进行随钻预测。该方法在川东北HB探区的2口深探井进行了工程应用,现场应用情况表明该方法预测精度较高、实时操作简捷、计算过程稳定,具备良好的随钻适用性。     

利用地震属性钻前预测井壁稳定性

钻前准确预测井壁稳定性是防止钻进过程中井壁失稳的有效手段。声波时差和地层密度是井壁稳定分析的两个关键参数。根据地震记录与地层声波时差及密度之间存在的非线性关系，提出了利用地震属性钻前预测井壁稳定性的方法。从井旁地震记录中提取地震属性，通过RBF神经网络在已钻井段的地震属性与声波时差及密度之间建立起映射模型，以此为基础预测待钻地层的声波时差和密度。运用预测结果结合井壁稳定力学模型，确定岩石力学参数和地应力状态，计算井壁坍塌压力和破裂压力，确定安全钻井液密度窗口，实现钻前井壁稳定预测。该方法在塔里木油田的应用中取得了良好的预测效果。     

井壁稳定性实时预测方法

为有效解决钻井过程中的井壁失稳问题,根据地震和测井信息之问的密切联系,建立了基于地震属性的实时井壁稳定性预测模型.该模型综合利用地震、测井和地质资料,从待钻目标井和已完钻邻井的井旁地震记录中分别提取最优地震属性组合,运用小波神经网络建立已钻井地震属性与测井数据之间的分层映射关系模型,利用当前待钻地层的地震属性并选取相应的映射模型实时预测钻头以下地层的声波和密度测井曲线.基于预测结果结合井壁稳定力学模型计算待钻层段的孔隙压力、坍塌压力和破裂压力,进而预测安全钻井液密度范围.塔里木油田的实际应用表明,该预测模型具有良好的实时操作性能,测井曲线、地应力、孔隙压力、破裂压力和安全钻井液密度范围的预测精度均较高.图5表1参21     

利用地震反演技术钻前预测井壁稳定性

为有效克服钻井过程中出现的井壁失稳问题,基于褶积模型的测井约束反演方法,提出了利用地震层速度反演技术在钻前预测安全钻井液密度范围的模型。该预测模型充分利用探区内的地震记录资料,以测井信息和地质资料为约束条件,通过制作合成地震记录进行层位标定,建立初始波阻抗模型,运用宽带约束反演技术获得具有较高分辨率的波阻抗模型并最终得到速度资料。利用反演结果结合统计模型、趋势面模型、神经网络模型及岩石力学模型等常用预测模型可以实现钻前井壁稳定性预测。通过该方法反演出塔里木油田一口探井的层速度曲线,并在钻前预测出该井的安全钻井液密度范围,与实钻数据进行对比分析的结果表明,该预测方法具有良好的预测效果,可满足钻井工程的需要。     

利用CYT资料预测地层孔隙压力和地层破裂压力的方法探讨

大地电磁场测量资料(CYT资料)多用于岩性探测。通过建立CYT资料与测井资料之间的转换关系,提出了利用CYT资料预测地层孔隙压力和地层破裂压力的新方法,有效地解决了预探井地层孔隙压力和地层破裂压力预测的难题。     

利用孔隙度资料预测科学探索井破裂压力

确定科学探索井破裂压力的依据资料不多,而利用随钻过程及钻后获得的孔隙度资料及孔隙压力资料能准确地确定相应地层的破裂压力,并在现场应用中取得了较理想的效果,为探井的破裂压力预测提供了另一条途径。     

探井二开以下地层井壁稳定性钻前预测方法

综合分析钻井过程中通常遇到的井漏、缩径和坍塌等复杂情况,确定已钻层段的坍塌压力和破裂压力,结合神经网络理论建立地震层速度与坍塌压力、破裂压力之间的非线性映射关系,提出利用地震资料钻前预测勘探构造第1口井二开以下地层井壁稳定性的方法。中国西北地区某油田钻探某构造的YS—D井二开层段钻进过程中出现泥岩垮塌,三开层段开钻前利用该方法对三开层段坍塌压力当量钻井液密度和破裂压力当量钻井液密度进行了预测,基于预测资料调整了钻井液密度,钻进基本正常。该方法自2001年4月以来已在52口探井中成功应用。应用效果表明利用该法预测的三开层段钻头下部300m内地层的压力变化结果与实际钻井中得到的数据较为接近,达到了钻前预测井壁稳定性的要求。图3表1参25     

利用地震记录钻前预测井壁稳定性研究

根据地震波动力学,建立了地震记录和测井数据间的合理的非线性映射关系,通过获取地震记录的自回归系数、分形维数、最大Lyapunov指数和突变参数,得到了声波时差和地层密度测井曲线,建立了地层弹性参数、强度参数的获取方法.在利用非线性函数曲线拟合预测钻前井壁稳定模型的基础上,提出了利用地震记录钻前预测维持井壁稳定的安全泥浆密度窗口理论与方法,克服了层速度井壁稳定性预测精度低且不能预测薄夹层的缺陷.该方法主要解决以第一口探井二开有测井数据为前提,预测二开下部待钻地层的井壁稳定性.     

塔里木盆地山前复杂带钻井地层压力预测

地层压力的准确预测是钻井井身结构、泥浆性能和钻井参数设计的直接依据,其对优质高效安全钻井,减少井下复杂情况,保护油气层、固井、完井等意义重大。由于地质、地震资料及认识的局限性,难以对塔里木盆地山前探井准确预测钻前地层压力,从而影响钻井工程顺利实施。首先在地震资料钻前压力预测的基础上,及时利用中途测井资料,修正压力预测模型,调整模型参数,然后重新标定过井地震资料,建立地震与测井信息之间的非线性映射关系,预测未钻地层岩石物理信息,进而预测得到地层孔隙压力、坍塌压力、破裂压力等,为下步钻进参数优化调整提供参考依据。