專利名稱：欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適應(yīng)于不同區(qū)域構(gòu)造的如何選擇不同欠平衡鉆井方式的評估方法。
背景技術(shù)：
隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已形成了三種鉆井技術(shù)，包括常規(guī)鉆井、欠平衡鉆井和控壓鉆井。其中，欠平衡鉆井技術(shù)根據(jù)循環(huán)介質(zhì)類型，可分為氣體鉆井和液相欠平衡鉆井。而液相欠平衡鉆井中，又存在水基鉆井液、油基鉆井液、仿油基鉆井液和玻璃微珠鉆井液等鉆井介質(zhì)。欠平衡鉆井技術(shù)具有及時發(fā)現(xiàn)、保護(hù)儲層、提高機(jī)械鉆速和解決鉆井復(fù)雜的優(yōu)點， 已成為鉆井設(shè)計的重點對象，因此，根據(jù)目的層的地質(zhì)特性，如何選擇最優(yōu)的欠平衡鉆井方式已成為鉆井設(shè)計的關(guān)鍵。如何最大限度的發(fā)揮欠平衡鉆井的優(yōu)勢，受到廣泛的關(guān)注和重視，取得了很多理論和實際應(yīng)用成果。但目前的研究大都集中于以下三個方面
(1)欠平衡鉆井儲層篩選技術(shù)。基于經(jīng)驗性選井選層，即專家診斷系統(tǒng)，通過將儲層分為不同類型，選擇鉆井方式。這種分析方法，人為影響因素較嚴(yán)重，難于準(zhǔn)確的描述最優(yōu)欠平衡鉆井技術(shù)取得的效果。(2)欠平衡鉆井適應(yīng)性評價技術(shù)。如作者為翟芳芳；夏宏泉；范翔宇；凌忠；期刊名稱為測井技術(shù)，發(fā)表日期為2008年第4期的，名稱為《龍崗構(gòu)造欠平衡鉆井地層適應(yīng)性測井分析》的期刊文獻(xiàn)公開了 “欠平衡鉆井(UBD)鉆進(jìn)方式的特殊性對所鉆地層有嚴(yán)格的要求，正常壓實、井壁穩(wěn)定的地層是進(jìn)行UBD鉆井的基本條件之一。在準(zhǔn)確預(yù)測地層孔隙壓力的前提下，首先對欠平衡狀態(tài)的井壁受力情況進(jìn)行分析，建立地層坍塌壓力計算模型，然后利用測井資料提取模型所需的參數(shù)，并根據(jù)地層壓力剖面，判斷實際地層是否適合采用欠平衡鉆井。將該方法應(yīng)用到龍崗地區(qū)多口井的鉆井設(shè)計與施工中，為該區(qū)順利實施欠平衡鉆井提供了可靠的工程地質(zhì)依據(jù)”
初次之外還有，基于室內(nèi)實驗的方法，如水鎖實驗、粘土礦物敏感實驗和應(yīng)力敏感實驗等，評價鉆井方式對儲層的影響程度。但上述室內(nèi)實驗只能定性描述鉆井方式與儲層的適應(yīng)性，難于量化欠平衡鉆井對儲層影響的程度；并且上述現(xiàn)有技術(shù)未能全面考慮不同鉆井方式的適應(yīng)性，所開展的研究主要針對液相欠平衡鉆井技術(shù)與常規(guī)鉆井。(3)欠平衡鉆井儲層損害的數(shù)值模擬技術(shù)。①目前所進(jìn)行的數(shù)值模擬主要在單方面分析某類儲層損害，如分別建立了液相圈閉模型、固相侵入模型等，未能進(jìn)行系統(tǒng)全面分析；
②部分?jǐn)?shù)值模擬對儲層損害進(jìn)行了較為全面的分析，但考慮的因素較少，如氣體鉆井未能考慮巖面釉化，液相圈閉模型未能真實反映鉆井液侵入裂縫網(wǎng)絡(luò)后對儲層的影響程度等；
③目前建立的數(shù)學(xué)模型未能真實描述進(jìn)行井下實際情況。在鉆井過程中，鉆井工況的變化對儲層影響較大，尤其在欠平衡鉆井過程中的起下鉆作業(yè)，鉆井液侵入后對儲層物性參數(shù)影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種適應(yīng)于不同區(qū)域構(gòu)造的如何選擇不同欠平衡鉆井方式的評估方法。本發(fā)明徹底解決了依靠定性的方法判定欠平衡鉆井方式的問題，不用采用大量的室內(nèi)實驗，能預(yù)測不同鉆井方式取得的經(jīng)濟(jì)效果。本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于包括如下步驟 a、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，包括 1)鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)；
2)鉆井設(shè)計資料；
3)鉆井參數(shù)；
4)鄰井地質(zhì)資料。b、井壁穩(wěn)定性預(yù)測
通過鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)，采用現(xiàn)有的井壁穩(wěn)定數(shù)學(xué)模型，確定坍塌壓力、地層壓力和破裂壓力，分析各種鉆井方式的適應(yīng)性； C、儲層適應(yīng)性量化評估
根據(jù)地質(zhì)特性的不同，采用現(xiàn)有的液相毛細(xì)管自吸理論數(shù)學(xué)模型、現(xiàn)有的固相侵入儲層深度數(shù)學(xué)模型、現(xiàn)有的應(yīng)力敏感試井模型、現(xiàn)有的巖面釉化模型和現(xiàn)有的粘土礦物損害模型，分別對各種鉆井方式進(jìn)行量化評估，分析不同鉆井方式對儲層造成的影響； d、經(jīng)濟(jì)性評估
根據(jù)不同鉆井方式產(chǎn)生的鉆井費用和不同鉆井方式下的儲層產(chǎn)能預(yù)測，確定最優(yōu)的鉆井方式。在所述b步驟之后，還有井下燃爆預(yù)測步驟，針對空氣鉆井和天然氣鉆井，應(yīng)用現(xiàn)有的井下燃爆預(yù)測數(shù)學(xué)模型，定量分析兩種鉆井方式的適應(yīng)性。所述各種鉆井方式包括常規(guī)鉆井、水基鉆井液鉆井、油基鉆井液鉆井、空氣鉆井、 天然氣鉆井和泡沫鉆井。所述c步驟中，通過應(yīng)力敏感試井模型分析，計算地面巖心實驗獲得的平均滲透率在地下發(fā)生的改變，具體計算方法如下
(1)巖心實驗獲取平均滲透率、孔隙度、裂縫開度和長度；
(2)根據(jù)鄰井測井資料，計算巖石參數(shù)；
(3)計算最大、最小水平地應(yīng)力、上覆層壓力及井筒內(nèi)壓力；
(4)計算鉆開儲層后，孔隙和裂縫的變化情況；
通過應(yīng)力敏感試井模型，得到儲層巖石初始的平均滲透率和孔隙度值，所有鉆井方式都分為三個過程，鉆進(jìn)、起下鉆和測井、取心、完井階段，再根據(jù)每個鉆井過程的時間，分別計算各種類型的儲層損害，如果是氣體鉆井，則僅計算巖面釉化損害
第一步，通過液相圈閉分析，計算鉆井液侵入后的深度和含水飽和度的變化，同時通過相滲曲線，計算儲層隨著時間變化的平均滲透率；
第二步，計算鉆井液中固相顆粒群侵入儲層，引起儲層物性變化情況，如果是氣體鉆井和泡沫鉆井，則不計算液相圈閉造成的儲層損害；
第三步，計算鉆井液侵入后，與儲層巖石內(nèi)部發(fā)生粘土礦物敏感反應(yīng)，包括速敏、鹽敏、 酸敏、堿敏和水敏，引起儲層滲透率變化的情況，如果是氣體鉆井和泡沫鉆井，則不計算液相圈閉造成的儲層損害；
第四步，對氣體鉆井進(jìn)行巖面釉化損害計算； 第五步，對所有發(fā)生的儲層損害，進(jìn)行疊加，計算儲層巖石總滲透率； 第六步，計算物性改變后的儲層的產(chǎn)能，比較各種鉆井方式獲取的產(chǎn)能情況。所述的鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)，包括井徑、伽馬、自然電位、聲波時差和密度。所述的鉆井設(shè)計資料是指鉆井液性能參數(shù)，包括密度、粘度、組分及含量、顆粒尺度及范圍。所述的鉆井參數(shù)，包括立壓、套壓、排量、井深、井徑、鉆進(jìn)時間、起鉆時間、下鉆時間和其它時間。所述的鄰井地質(zhì)資料，包括裂縫的方位、大小和數(shù)量，孔、滲、飽沿井深的分布，礦化度分布，礦物成分和含量，地溫梯度，和地層氣體各組分的含量。本發(fā)明的優(yōu)點表現(xiàn)在
本發(fā)明采用a、b、c、d四個步驟進(jìn)行成塊計算，具有以下幾方面的優(yōu)點 1、突破經(jīng)驗性選井選層的缺點。與背景技術(shù)中第(1)條與第(2)條所代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，采用量化評估技術(shù)，能真實的反映不同鉆井方式取得的效果。2、具有全面性、和系統(tǒng)性。與背景技術(shù)中第(2)條所代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅可分析常規(guī)鉆井技術(shù)的適應(yīng)性，還可分析空氣鉆井技術(shù)、天然氣鉆井技術(shù)、水基鉆井液欠平衡、油基鉆井液欠平衡等，可全面系統(tǒng)的分析各個鉆井技術(shù)的適應(yīng)性；
與背景技術(shù)中第(3)條所代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對各個鉆井方式影響儲層的因素分析得更全面，既包含了常用儲層損害模塊的分析，又包括了新的儲層損害模塊。3、能真實的反映鉆井過程中的儲層物性動態(tài)變化
與背景技術(shù)中第(2)條所代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能真實的反映鉆井過程中的儲層物性動態(tài)變化，可描述鉆進(jìn)、起下鉆、測井、取心、完井等過程的儲層物性參數(shù)的變化。4、理論意義和應(yīng)用價值大。全面、系統(tǒng)的量化選擇鉆井方式是目前未完全解決的問題之一。本方法除了在理論上對鉆井過程中的儲層損害問題的解決有教大的參考價值， 在鉆井設(shè)計方面也有較大的應(yīng)用價值。


下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中 圖1為欠平衡鉆井適應(yīng)性評估流程示意2為井壁穩(wěn)定性分析示意3為井下燃爆分析示意4為儲層損害評估示意圖
具體實施例方式實施例1
本發(fā)明公開了一種欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其包括如下步驟 a、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，包括 1)鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)；
2)鉆井設(shè)計資料；
3)鉆井參數(shù)；
4)鄰井地質(zhì)資料。b、井壁穩(wěn)定性預(yù)測
通過鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)，采用現(xiàn)有的井壁穩(wěn)定數(shù)學(xué)模型，確定坍塌壓力、地層壓力和破裂壓力，分析各種鉆井方式的適應(yīng)性； C、儲層適應(yīng)性量化評估
根據(jù)地質(zhì)特性的不同，采用現(xiàn)有的液相毛細(xì)管自吸理論數(shù)學(xué)模型、現(xiàn)有的固相侵入儲層深度數(shù)學(xué)模型、現(xiàn)有的應(yīng)力敏感試井模型、現(xiàn)有的巖面釉化模型和現(xiàn)有的粘土礦物損害模型，分別對各種鉆井方式進(jìn)行量化評估，分析不同鉆井方式對儲層造成的影響； d、經(jīng)濟(jì)性評估
根據(jù)不同鉆井方式產(chǎn)生的鉆井費用和不同鉆井方式下的儲層產(chǎn)能預(yù)測，確定最優(yōu)的鉆井方式。實施例2
作為本發(fā)明的最佳實施方式，整個分析流程如圖1所示。1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
1)鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)，包括井徑、伽馬、自然電位、聲波時差、密度等數(shù)據(jù)；
2)鉆井設(shè)計資料，包括鉆井液性能參數(shù)，包括有密度、粘度、組分及含量、顆粒尺度及范
圍；
3)鉆井參數(shù)，包括立壓、套壓、排量、井深、井徑、鉆進(jìn)時間、起鉆時間、下鉆時間、其它時
間；
4)鄰井地質(zhì)資料，包括裂縫的方位、大小和數(shù)量，孔、滲、飽沿井深的分布，礦化度分布， 礦物成分和含量，地溫梯度，地層氣體各組分的含量。2、不同鉆井方式的井壁穩(wěn)定性評估
初選鉆井方式，如選擇空氣鉆井或水基鉆井液鉆井等，后根據(jù)鄰井測井資料，計算三壓力剖面，即坍塌壓力、破裂壓力和地層壓力。對于鄰井有出水層段，要考慮出水對井壁穩(wěn)定的影響。井壁穩(wěn)定評估見示意圖2。3、空氣鉆井與天然氣鉆井的井下燃爆評估
如初選空氣鉆井或天然氣鉆井，根據(jù)鉆井參數(shù)進(jìn)行井下燃爆評估，量化評價其適應(yīng)性。
井下燃爆評估見示意圖3。4、不同鉆井方式的儲層損害量化評估
不同鉆井方式包括常規(guī)鉆井、水基鉆井液欠平衡鉆井、油基鉆井液欠平衡鉆井、氣體鉆井和泡沫鉆井。不同鉆井方式的儲層損害量化評估見示意圖4。當(dāng)鉆開地層后，井下巖石發(fā)生應(yīng)力變化，通過應(yīng)力敏感分析，計算地面巖心實驗獲得的平均滲透率在地下發(fā)生的改變，具體計算方法如下
(1)巖心實驗獲取平均滲透率、孔隙度、裂縫開度和長度；
(2)根據(jù)鄰井測井資料(井徑、伽馬、聲波時差、自然電位、密度等)，計算巖石參數(shù)；
(3)計算最大、最小水平地應(yīng)力、上覆層壓力及井筒內(nèi)壓力；
(4)計算鉆開儲層后，孔隙和裂縫的變化情況。通過應(yīng)力敏感，可得到儲層巖石初始的平均滲透率和孔隙度值。所有鉆井方式都分為三個過程，鉆進(jìn)、起下鉆和測井、取心、完井階段。再根據(jù)每個鉆井過程的時間，分別計算各種類型的儲層損害，如果是氣體鉆井，則僅計算巖面釉化損害。第一步，通過液相圈閉分析，計算鉆井液侵入后的深度和含水飽和度的變化，同時通過相滲曲線，計算儲層隨著時間變化的平均滲透率。第二步，計算鉆井液中固相顆粒群侵入儲層，引起儲層物性變化情況。如果是氣體鉆井和泡沫鉆井，則不計算液相圈閉造成的儲層損害。第三步，計算鉆井液侵入后，與儲層巖石內(nèi)部發(fā)生粘土礦物敏感反應(yīng)，包括速敏、 鹽敏、酸敏、堿敏和水敏，引起儲層滲透率變化的情況。如果是氣體鉆井和泡沫鉆井，則不計算液相圈閉造成的儲層損害。第四步，對氣體鉆井進(jìn)行巖面釉化損害計算。第五步，對所有發(fā)生的儲層損害，進(jìn)行疊加，計算儲層巖石總滲透率。第六步，計算物性改變后的儲層的產(chǎn)能，比較各種鉆井方式獲取的產(chǎn)能情況。5)經(jīng)濟(jì)性評估
通過不同鉆井方式獲取的產(chǎn)能轉(zhuǎn)換成貨幣進(jìn)行對比，除去不同鉆井方式產(chǎn)生的費用， 得到利潤的對比，從而界定最優(yōu)的鉆井方式。
權(quán)利要求
1.一種欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于包括如下步驟a、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，包括 1)鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)；2)鉆井設(shè)計資料；3)鉆井參數(shù)；4)鄰井地質(zhì)資料；b、井壁穩(wěn)定性預(yù)測通過鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)，采用井壁穩(wěn)定數(shù)學(xué)模型，確定坍塌壓力、地層壓力和破裂壓力，分析各種鉆井方式的適應(yīng)性； C、儲層適應(yīng)性量化評估根據(jù)地質(zhì)特性的不同，采用液相毛細(xì)管自吸理論數(shù)學(xué)模型、固相侵入儲層深度數(shù)學(xué)模型、應(yīng)力敏感試井模型、巖面釉化模型和粘土礦物損害模型，分別對各種鉆井方式進(jìn)行量化評估，分析不同鉆井方式對儲層造成的影響； d、經(jīng)濟(jì)性評估根據(jù)不同鉆井方式產(chǎn)生的鉆井費用和不同鉆井方式下的儲層產(chǎn)能預(yù)測，確定最優(yōu)的鉆井方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于在所述b步驟之后，還有井下燃爆預(yù)測步驟，針對空氣鉆井和天然氣鉆井，應(yīng)用井下燃爆預(yù)測數(shù)學(xué)模型，定量分析兩種鉆井方式的適應(yīng)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于所述各種鉆井方式包括常規(guī)鉆井、水基鉆井液鉆井、油基鉆井液鉆井、空氣鉆井、天然氣鉆井和泡沫鉆井。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于所述c步驟中，通過應(yīng)力敏感試井模型分析，計算地面巖心實驗獲得的平均滲透率在地下發(fā)生的改變， 具體計算方法如下(1)巖心實驗獲取平均滲透率、孔隙度、裂縫開度和長度；(2)根據(jù)鄰井測井資料，計算巖石參數(shù)；(3)計算最大、最小水平地應(yīng)力、上覆層壓力及井筒內(nèi)壓力；(4)計算鉆開儲層后，孔隙和裂縫的變化情況；通過應(yīng)力敏感試井模型，得到儲層巖石初始的平均滲透率和孔隙度值，所有鉆井方式都分為三個過程，鉆進(jìn)、起下鉆和測井、取心、完井階段，再根據(jù)每個鉆井過程的時間，分別計算各種類型的儲層損害，如果是氣體鉆井，則僅計算巖面釉化損害第一步，通過液相圈閉分析，計算鉆井液侵入后的深度和含水飽和度的變化，同時通過相滲曲線，計算儲層隨著時間變化的平均滲透率；第二步，計算鉆井液中固相顆粒群侵入儲層，引起儲層物性變化情況，如果是氣體鉆井和泡沫鉆井，則不計算液相圈閉造成的儲層損害；第三步，計算鉆井液侵入后，與儲層巖石內(nèi)部發(fā)生粘土礦物敏感反應(yīng)，包括速敏、鹽敏、 酸敏、堿敏和水敏，引起儲層滲透率變化的情況，如果是氣體鉆井和泡沫鉆井，則不計算液相圈閉造成的儲層損害；第四步，對氣體鉆井進(jìn)行巖面釉化損害計算；第五步，對所有發(fā)生的儲層損害，進(jìn)行疊加，計算儲層巖石總滲透率； 第六步，計算物性改變后的儲層的產(chǎn)能，比較各種鉆井方式獲取的產(chǎn)能情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于所述的鄰井測井?dāng)?shù)據(jù)，包括井徑、伽馬、自然電位、聲波時差和密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于所述的鉆井設(shè)計資料是指鉆井液性能參數(shù)，包括密度、粘度、組分及含量、顆粒尺度及范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于所述的鉆井參數(shù)， 包括立壓、套壓、排量、井深、井徑、鉆進(jìn)時間、起鉆時間、下鉆時間和其它時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，其特征在于所述的鄰井地質(zhì)資料，包括裂縫的方位、大小和數(shù)量，孔、滲、飽沿井深的分布，礦化度分布，礦物成分和含量，地溫梯度，和地層氣體各組分的含量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種欠平衡鉆井適應(yīng)性評估方法，涉及一種適應(yīng)于不同區(qū)域構(gòu)造的如何選擇不同欠平衡鉆井方式的評估方法，其包括如下步驟a、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；b、井壁穩(wěn)定性預(yù)測；c、儲層適應(yīng)性量化評估；d、經(jīng)濟(jì)性評估。本發(fā)明徹底解決了依靠定性的方法判定欠平衡鉆井方式的問題，不用采用大量的室內(nèi)實驗，能預(yù)測不同鉆井方式取得的經(jīng)濟(jì)效果。
文檔編號E21B47/00GK102182444SQ20111008178
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者左星, 李枝林, 楊波, 潘登, 肖潤德, 董斌, 薛秋來, 韓烈祥, 魏強(qiáng) 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司