[發(fā)明專利]一種碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710320944.0
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107016219B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱光有
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/14
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 賈磊;王天堯

1.一種碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警方法，其特征在于，包括：

建立有孔洞模式碳酸鹽巖儲(chǔ)層的力學(xué)模型；

根據(jù)有孔洞模式碳酸鹽巖儲(chǔ)層的力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)確定有孔洞模式下鉆頭反扭矩的變化規(guī)律；

監(jiān)測實(shí)際鉆進(jìn)過程中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律；

將實(shí)際鉆進(jìn)過程中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律與有孔洞模式下鉆頭反扭矩的變化規(guī)律進(jìn)行對比，若實(shí)際鉆進(jìn)過程中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律符合有孔洞模式下鉆頭反扭矩的變化規(guī)律，則進(jìn)行預(yù)警；

其中，建立有孔洞模式碳酸鹽巖儲(chǔ)層的力學(xué)模型的過程包括：

確定有孔洞碳酸鹽巖儲(chǔ)層的幾何模型及幾何模型頂面深度；

確定碳酸鹽巖儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)；

根據(jù)幾何模型頂面深度及物理力學(xué)參數(shù)確定碳酸鹽巖儲(chǔ)層邊界應(yīng)力條件；

根據(jù)幾何模型及邊界應(yīng)力條件確定有孔洞模式碳酸鹽巖儲(chǔ)層各點(diǎn)的地應(yīng)力。

2.如權(quán)利要求1所述的碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警方法，其特征在于，確定有孔洞碳酸鹽巖儲(chǔ)層的幾何模型包括：

確定孔洞深度，孔洞長軸及短軸長度，幾何模型的邊界條件。

3.如權(quán)利要求1所述的碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警方法，其特征在于，根據(jù)幾何模型頂面深度及物理力學(xué)參數(shù)確定碳酸鹽巖儲(chǔ)層邊界應(yīng)力條件的計(jì)算公式如下：

其中，σ_v為垂向地應(yīng)力，MPa；h_i為第i層巖性地層的厚度，m；ρ_i為第i層巖性地層的巖石密度，g/cm³；n表示不同巖性的巖層數(shù)目；g為重力加速度，取9.8m/s²；σ_H為水平最大主應(yīng)力，MPa；σ_h為水平最小主應(yīng)力，MPa；E為巖石彈性模量，MPa；μ為巖石泊松比；α為Biot系數(shù)；ε_H、ε_h為構(gòu)造應(yīng)變系數(shù)；P_p為儲(chǔ)層壓力。

4.如權(quán)利要求1所述的碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警方法，其特征在于，監(jiān)測實(shí)際鉆進(jìn)過程中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律進(jìn)一步為：

監(jiān)測實(shí)際鉆進(jìn)過程中最近N米內(nèi)測得的鉆頭反扭矩的變化規(guī)律。

5.一種碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：

力學(xué)模型建立模塊，用于建立有孔洞模式碳酸鹽巖儲(chǔ)層的力學(xué)模型；

鉆頭反扭矩變化規(guī)律確定模塊，用于根據(jù)有孔洞模式碳酸鹽巖儲(chǔ)層的力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)確定有孔洞模式下鉆頭反扭矩的變化規(guī)律；

監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測實(shí)際鉆進(jìn)過程中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律；

預(yù)測模塊，用于將實(shí)際鉆進(jìn)過程中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律與有孔洞模式下鉆頭反扭矩的變化規(guī)律進(jìn)行對比，若實(shí)際鉆進(jìn)過程中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律符合有洞模式下磚頭反扭矩的變化規(guī)律，則進(jìn)行預(yù)警；

其中，所述力學(xué)模型建立模塊建立有孔洞模式碳酸鹽巖儲(chǔ)層的力學(xué)模型的過程包括：

確定有孔洞碳酸鹽巖儲(chǔ)層的幾何模型及幾何模型頂面深度；

確定碳酸鹽巖儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)；

根據(jù)幾何模型頂面深度及物理力學(xué)參數(shù)確定碳酸鹽巖儲(chǔ)層邊界應(yīng)力條件；

根據(jù)幾何模型及邊界應(yīng)力條件確定有孔洞碳酸鹽巖儲(chǔ)層各點(diǎn)的地應(yīng)力。

6.如權(quán)利要求5所述的碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述力學(xué)模型建立模塊確定有孔洞碳酸鹽巖儲(chǔ)層的幾何模型包括：

確定孔洞深度，孔洞長軸及短軸長度，幾何模型的邊界條件。

7.如權(quán)利要求5所述的碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井放空的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述力學(xué)模型建立模塊根據(jù)幾何模型頂面深度及物理力學(xué)參數(shù)確定碳酸鹽巖儲(chǔ)層邊界應(yīng)力條件的計(jì)算公式如下：

其中，σ_v為垂向地應(yīng)力，MPa；h_i為第i層巖性地層的厚度，m；ρ_i為第i層巖性地層的巖石密度，g/cm³；n表示不同巖性的巖層數(shù)目；g為重力加速度，取9.8m/s²；σ_H為水平最大主應(yīng)力，MPa；σ_h為水平最小主應(yīng)力，MPa；E為巖石彈性模量，MPa；μ為巖石泊松比；α為Biot系數(shù)；ε_H、ε_h為構(gòu)造應(yīng)變系數(shù)；P_p為儲(chǔ)層壓力。