專利名稱：鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法。
背景技術(shù)：
我國有大量的油氣資源蘊含在高陡構(gòu)造發(fā)育的區(qū)域內(nèi)，如川東北地區(qū)油氣儲量極大，但聞陸構(gòu)造占該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的80%以上。聞陸構(gòu)造地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造裂縫發(fā)育，鉆井過程中漏失現(xiàn)象比較嚴(yán)重，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，同時也給鉆井安全帶來極大的危害。若能在鉆前對高陡構(gòu)造地層不同井深處的漏失進(jìn)行預(yù)測，特別是漏失速率預(yù)測，那么在實際鉆井施工過程中就可以有針對性的采取一定的措施，減少漏失，降低安全隱患的目的。因此，鉆井液漏失速率的鉆前預(yù)測具有重要意義。目前國內(nèi)外學(xué)者對漏失的預(yù)測往往側(cè)重于漏失壓力的獲取，該類方法主要針對地層能否發(fā)生漏失進(jìn)行鉆前預(yù)測，但是卻不能對漏失速率進(jìn)行預(yù)測。同樣是發(fā)生漏失對于漏失量極小和漏失量極大的情況，現(xiàn)場所采取的措施會有很大區(qū)別，因此，相對于漏失壓力的預(yù)測，鉆前漏失速率的預(yù)測是現(xiàn)場施工中更為關(guān)心的。另外，通過鄰井測井資料來確定漏失壓力和漏失速度也是一種常見的漏失預(yù)測方法。但此方法更適合于地層構(gòu)造起伏不大，相鄰井間差異不大的地層。高陡構(gòu)造地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造裂縫發(fā)育，相鄰井之間的地層物性參數(shù)也會出現(xiàn)較大差異，因此，使用臨井的資料來獲取當(dāng)前井的漏失情況有時也會存在較大誤差，而且對于已鉆井較少的區(qū)塊此方法受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，在對構(gòu)造應(yīng)力場及構(gòu)造裂縫分布有限元模擬及與漏失相關(guān)的裂縫參數(shù)定量描述的基礎(chǔ)上結(jié)合目標(biāo)井的設(shè)計參數(shù)實現(xiàn)高陡構(gòu)造裂縫性地層的漏失速率的鉆前預(yù)測。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，步驟如下(I)、地質(zhì)構(gòu)造特征分析；(2)、古地應(yīng)力的有限元模擬；(3)、古構(gòu)造裂縫分布獲?。?4)、古構(gòu)造應(yīng)力下的裂縫參數(shù)獲取；(5)、今地應(yīng)力的有限元模擬；(6)、今地應(yīng)力條件下裂縫參數(shù)確定；(7)、古今應(yīng)力共同作用下的裂縫參數(shù)確定；(8)、鉆前漏失速率預(yù)測。優(yōu)選地，地質(zhì)構(gòu)造特征分析具體方法如下從區(qū)塊所處的區(qū)域構(gòu)造入手，對區(qū)域構(gòu)造位置、構(gòu)造演化歷史、所處盆地構(gòu)造特征進(jìn)行研究和分析，得到區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征，并結(jié)合構(gòu)造演化的分析結(jié)果，得到目標(biāo)區(qū)域構(gòu)造裂縫形成的主構(gòu)造期，獲得主構(gòu)造期前后目標(biāo)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)；其中，區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征包括構(gòu)造類型、地層組分、巖性、走向以及區(qū)塊內(nèi)各組地層的深度構(gòu)造圖。優(yōu)選地，古地應(yīng)力的有限元模擬的方法如下通過地質(zhì)構(gòu)造特征分析得到主構(gòu)造期前目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)及地質(zhì)構(gòu)造特征，建立古地應(yīng)力模擬的地質(zhì)模型；通過試算法在古地應(yīng)力地質(zhì)模型邊界上施加負(fù)載，不斷改變負(fù)載力的大小和方向，觀察加載后地質(zhì)模型的構(gòu)造變形，直至構(gòu)造變形與主構(gòu)造期后的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)吻合，確定此時負(fù)載力的大小和方向；根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊內(nèi)巖石的物理性質(zhì)確定地質(zhì)模型中材料的性質(zhì),地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)包括容重、楊氏模量及泊松比；根據(jù)地質(zhì)模型形態(tài)的復(fù)雜性選擇網(wǎng)格的形式，對地質(zhì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；對目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有限元模擬，得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)古構(gòu)造應(yīng)力的分布特征。優(yōu)選地，古構(gòu)造裂縫分布獲取的方法如下基于古構(gòu)造應(yīng)力的分布特征，結(jié)合巖石的破裂準(zhǔn)則得到古構(gòu)造應(yīng)力條件下的構(gòu)造裂縫分布，巖石破裂準(zhǔn)則包括庫倫-莫爾準(zhǔn)則及格里菲斯準(zhǔn)則，巖石的本構(gòu)方程采用線彈性模型；其中，庫倫-莫爾準(zhǔn)則作為巖石剪性破裂判據(jù)，格里菲斯準(zhǔn)則作為巖石張性破裂判據(jù)。優(yōu)選地，古構(gòu)造應(yīng)力下的裂縫參數(shù)獲取的方法如下通過古裂縫參數(shù)定量描述方法，得到與鉆井漏失相關(guān)的裂縫定量描述參數(shù)；其中，古裂縫參數(shù)定量描述方法包括古裂密度定量描述確定方法、古裂縫開度定量描述方法、古裂縫孔隙度定量描述方法以及古裂縫滲透率定量描述方法；與鉆井漏失相關(guān)的裂縫定量描述參數(shù)包括古裂縫密度、古裂縫開度、古裂縫孔隙度以及古裂縫滲透率。優(yōu)選地，今地應(yīng)力的有限元模擬的方法如下在地質(zhì)構(gòu)造特征分析的基礎(chǔ)上，對物性相近的地層進(jìn)行合并簡化，建立今地應(yīng)力地質(zhì)模型；通過已鉆井的測井資料或者水力壓裂現(xiàn)場試驗所獲取的地應(yīng)力值作為有限元模擬的約束關(guān)鍵點；通過試算法在今地應(yīng)力地質(zhì)模型邊界上施加負(fù)載，不斷改變負(fù)載力的大小和方向，觀察加載后關(guān)鍵點處的地應(yīng)力值的變化，直至關(guān)鍵點處地應(yīng)力值與測井資料或者水力壓裂試驗所獲取的地應(yīng)力值吻合，確定此時負(fù)載力的大小和方向；根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊內(nèi)巖石的物理性質(zhì)確定地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)；根據(jù)地質(zhì)模型形態(tài)的復(fù)雜性選擇網(wǎng)格的形式，對地質(zhì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在斷層面附近網(wǎng)格的劃分需更密集；對目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有限元模擬，得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力的分布；其中地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)主要包括容重、楊氏模量及泊松比。優(yōu)選地，今地應(yīng)力條件下裂縫參數(shù)確定的方法如下今地應(yīng)力對裂縫具有改造作用，不產(chǎn)生新的裂縫；通過今地應(yīng)力對古構(gòu)造裂縫的改造作用，確定今地應(yīng)力條件下古構(gòu)造裂縫參數(shù)的變化情況，得到今地應(yīng)力條件下的裂縫參數(shù)；其中，今地應(yīng)力條件下的裂縫參數(shù)包括裂縫密度、裂縫開度、裂縫孔隙度以及裂縫的滲透率。優(yōu)選地，古今應(yīng)力共同作用下的裂縫參數(shù)確定的方法如下根據(jù)步驟(2)古應(yīng)力反演結(jié)果，將庫倫-莫爾準(zhǔn)則及格里菲斯準(zhǔn)則分別作為巖石剪性及張性破裂判據(jù)，得到目標(biāo)區(qū)塊古裂縫的定量描述參數(shù)；現(xiàn)今應(yīng)力對裂縫的開度、孔隙度及滲透率起到改造作用，在古應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)今應(yīng)力對裂縫改造作用，得到目標(biāo)區(qū)塊構(gòu)造裂縫最終的開度、密度、孔隙度以及滲透率的分布情況。優(yōu)選地，鉆前漏失速率預(yù)測的方法如下基于裂縫開度、密度、孔隙度、滲透率的有限元模擬結(jié)果，結(jié)合目標(biāo)井的鉆井水力參數(shù)設(shè)計值，應(yīng)用鉆井液漏失速率計算模型，對高陡構(gòu)造某位置處井的不同深度處的漏失速率進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下顯著效果(I)、本發(fā)明所述的方法可以對高陡復(fù)雜構(gòu)造地層鉆探井中的鉆井液漏失進(jìn)行預(yù)測，由于高陡構(gòu)造地質(zhì)情況復(fù)雜，相鄰井的情況也會差別較大，傳統(tǒng)的基于鄰井資料的漏失預(yù)測方式應(yīng)用受到限制；(2)、本發(fā)明所述的方法考慮高陡地質(zhì)構(gòu)造特征及其演化史，在對古今地應(yīng)力有限元模擬的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖石破裂準(zhǔn)則，將與鉆井液漏失相關(guān)的裂縫參數(shù)進(jìn)行定量化，使得鉆前鉆井液漏失速率的預(yù)測成為可能，而傳統(tǒng)的漏失預(yù)測方法更側(cè)重于是否發(fā)生漏失，而不能對漏失速率進(jìn)行預(yù)測；(3)、由于高陡構(gòu)造地層開展鉆井施工漏失嚴(yán)重，采用本發(fā)明方法可對在鉆前對不同井深處的漏失做出預(yù)測，在實際鉆井時可以有目的調(diào)整鉆井參數(shù)，預(yù)防惡性漏失的發(fā)生；(4)、由于本發(fā)明可以對裂縫的參數(shù)進(jìn)行定量預(yù)測，如裂縫的開度，因此，可以根據(jù)裂縫的開度來選擇堵漏材料的尺寸。因此，本發(fā)明對堵漏材料的選擇也有一定的指導(dǎo)作用。


圖1為本發(fā)明的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法的流程示意圖；圖2為某氣田F區(qū)塊某構(gòu)造剖面圖；圖3為某氣田F區(qū)塊G4組深度構(gòu)造圖；圖4為某氣田F區(qū)塊G4組構(gòu)造裂縫開度分布云圖； 圖5為某氣田F區(qū)塊G4組構(gòu)造裂縫孔隙度及滲透率分布云圖；圖6為某氣田F區(qū)塊G4組構(gòu)造裂縫密度分布云圖；圖7為PG-Xl井孔隙壓力(PP)、破裂壓力(FP)、上覆地層壓力(OP)及鉆井液密度(MW)剖面；圖8為PG-Xl井實際鉆井漏失速率與預(yù)測數(shù)據(jù)的對比曲線；圖9為PG-Xl，PG-X2及PG-X3井的漏失速率預(yù)測值分布曲線。
具體實施例方式如圖1所示，鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，包括如下步驟(I)、地質(zhì)構(gòu)造特征分析從區(qū)塊所處的區(qū)域構(gòu)造入手，對區(qū)域構(gòu)造位置、構(gòu)造演化歷史、所處盆地構(gòu)造特征進(jìn)行研究和分析，得到區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征，并結(jié)合構(gòu)造演化的分析結(jié)果，得到目標(biāo)區(qū)域構(gòu)造裂縫形成的主構(gòu)造期，獲得主構(gòu)造期前后目標(biāo)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)；其中，區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征包括構(gòu)造類型、地層組分、巖性、走向以及區(qū)塊內(nèi)各組地層的深度構(gòu)造圖。(2)、古地應(yīng)力的有限元模擬通過地質(zhì)構(gòu)造特征分析得到主構(gòu)造期前目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)及地質(zhì)構(gòu)造特征，建立古地應(yīng)力模擬的地質(zhì)模型；通過試算法在古地應(yīng)力地質(zhì)模型邊界上施加負(fù)載，不斷改變負(fù)載力的大小和方向，觀察加載后地質(zhì)模型的構(gòu)造變形，直至構(gòu)造變形與主構(gòu)造期后的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)吻合，確定此時負(fù)載力的大小和方向；根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊內(nèi)巖石的物理性質(zhì)確定地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)，地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)包括容重、楊氏模量及泊松比；根據(jù)地質(zhì)模型形態(tài)的復(fù)雜性選擇網(wǎng)格的形式，對地質(zhì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；對目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有限元模擬，得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)古構(gòu)造應(yīng)力的分布特征。(3)、古構(gòu)造裂縫分布獲取基于古構(gòu)造應(yīng)力的分布特征，結(jié)合巖石的破裂準(zhǔn)則得到古構(gòu)造應(yīng)力條件下的構(gòu)造裂縫分布，其中巖石破裂準(zhǔn)則包括庫倫-莫爾準(zhǔn)則及格里菲斯準(zhǔn)則，巖石的本構(gòu)方程采用線彈性模型；其中，庫倫-莫爾準(zhǔn)則作為巖石剪性破裂判據(jù)，格里菲斯準(zhǔn)則作為巖石張性破裂判據(jù)。(4)、古構(gòu)造應(yīng)力下的裂縫參數(shù)獲取通過古裂縫參數(shù)定量描述方法，得到與鉆井漏失相關(guān)的裂縫定量描述參數(shù)；其中，古裂縫參數(shù)定量描述方法包括古裂密度定量描述確定方法、古裂縫開度定量描述方法、古裂縫孔隙度定量描述方法以及古裂縫滲透率定量描述方法；與鉆井漏失相關(guān)的裂縫定量描述參數(shù)包括古裂縫密度、古裂縫開度、古裂縫孔隙度以及古裂縫滲透率。(5)、今地應(yīng)力的有限元模擬在地質(zhì)構(gòu)造特征分析的基礎(chǔ)上，對物性相近的地層進(jìn)行合并簡化，建立今地應(yīng)力地質(zhì)模型；通過已鉆井的測井資料或者水力壓裂現(xiàn)場試驗所獲取的地應(yīng)力值作為有限元模擬的約束關(guān)鍵點；通過試算法在今地應(yīng)力地質(zhì)模型邊界上施加負(fù)載，不斷改變負(fù)載力的大小和方向，觀察加載后關(guān)鍵點處的地應(yīng)力值的變化，直至關(guān)鍵點處地應(yīng)力值與測井資料或者水力壓裂試驗所獲取的地應(yīng)力值吻合，確定此時負(fù)載力的大小和方向；根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊內(nèi)巖石的物理性質(zhì)確定地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)；根據(jù)地質(zhì)模型形態(tài)的復(fù)雜性選擇網(wǎng)格的形式，對地質(zhì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在斷層面附近網(wǎng)格的劃分需更密集；對目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有限元模擬，得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)今構(gòu)造應(yīng)力的分布；其中地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)主要包括容重、楊氏模量及泊松比。(6)、今地應(yīng)力條件下裂縫參數(shù)確定今地應(yīng)力對裂縫具有改造作用，不產(chǎn)生新的裂縫；通過今地應(yīng)力對古構(gòu)造裂縫的改造作用，確定今地應(yīng)力條件下古構(gòu)造裂縫參數(shù)的變化情況，得到今地應(yīng)力條件下的裂縫參數(shù)；其中，今地應(yīng)力條件下的裂縫參數(shù)包括裂縫密度、裂縫開度、裂縫孔隙度以及裂縫的滲透率。(7)、古今應(yīng)力共同作用下的裂縫參數(shù)確定根據(jù)步驟(2)古應(yīng)力反演結(jié)果，將庫倫-莫爾準(zhǔn)則及格里菲斯準(zhǔn)則分別作為巖石剪性及張性破裂判據(jù)，得到目標(biāo)區(qū)塊古裂縫的定量描述參數(shù)；現(xiàn)今應(yīng)力對裂縫的開度、孔隙度及滲透率起到改造作用，在古應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)今應(yīng)力對裂縫改造作用，得到目標(biāo)區(qū)塊構(gòu)造裂縫最終的開度、密度、孔隙度以及滲透率的分布情況。(8)、鉆前漏失速率預(yù)測?；诹芽p開度、密度、孔隙度、滲透率的有限元模擬結(jié)果，結(jié)合目標(biāo)井的鉆井水力參數(shù)設(shè)計值，應(yīng)用鉆井液漏失速率計算模型，對高陡構(gòu)造某位置處井的不同深度處的漏失速率進(jìn)行預(yù)測。以某氣田為例，采用本發(fā)明鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法的實施例如下1、地質(zhì)構(gòu)造特征分析從氣田F區(qū)塊構(gòu)造剖面圖(圖2)入手，對區(qū)域構(gòu)造位置和構(gòu)造演化歷史、所處盆地構(gòu)造特征進(jìn)行研究和分析，根據(jù)該構(gòu)造的地層性質(zhì)將該構(gòu)造地層簡化為5個組，分別是G1-G5。根據(jù)構(gòu)造演化的分析結(jié)果可知，該構(gòu)造的主要形成期為燕山運動期，此時期也是構(gòu)造裂縫形成的主構(gòu)造期。主構(gòu)造期之前該區(qū)域地層基本為沒有起伏的平整地層，主構(gòu)造運動后的構(gòu)造形態(tài)如圖2所示。在實際鉆井過程中鉆至G4組時漏失情況尤其嚴(yán)重，下文以G4層為例進(jìn)行說明。其中，G4組的深度構(gòu)造圖如圖3所示。2、古地應(yīng)力的有限元模擬(I)、基于構(gòu)造解析所得到的主構(gòu)造期前目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)及地質(zhì)構(gòu)造特征分析的結(jié)果，建立古地應(yīng)力模擬的地質(zhì)模型。
(2)、通過試算法在古地應(yīng)力地質(zhì)模型邊界上施加負(fù)載，不斷改變負(fù)載力的大小和方向，觀察加載后地質(zhì)模型的構(gòu)造變形，直至構(gòu)造變形與主構(gòu)造期后的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)吻合，確定此時負(fù)載力的大小和方向。通過試算確定了模型中古應(yīng)力模擬負(fù)載的大小及方向最大主應(yīng)力方向為近東西向；最大主應(yīng)力為296MPa和最小主應(yīng)力為165MPa。(3)、根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊內(nèi)巖石的物理性質(zhì)確定地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)，主要包括容重、楊氏模量及泊松比，如表I所示。表I模型材料參數(shù)
組名容重(KN/m3)楊氏模量(GPa)泊松比
Gl2050.40G221250.30
G3 22 30 0.28 G4 24 40 0.25 G5_26_47_O. 24(4)、根據(jù)地質(zhì)模型形態(tài)的復(fù)雜性選擇網(wǎng)格的形式，對地質(zhì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。(5)、通過有線模擬軟件對目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有限元模擬，得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)古構(gòu)造應(yīng)力的分布。3、古構(gòu)造裂縫分布獲取基于古構(gòu)造應(yīng)力的分布特征，結(jié)合巖石的破裂準(zhǔn)則得到古構(gòu)造應(yīng)力條件下的構(gòu)造裂縫分布，其中巖石破裂準(zhǔn)則主要包括庫倫-莫爾準(zhǔn)則及格里菲斯準(zhǔn)則，前者作為巖石剪性破裂判據(jù)，后者作為巖石張性破裂判據(jù)。4、古構(gòu)造應(yīng)力下的裂縫參數(shù)獲取通過古裂縫參數(shù)定量描述方法，包括古裂密度定量描述確定方法、古裂縫開度定量描述方法、古裂縫孔隙度定量描述方法以及古裂縫滲透率定量描述方法，得到與鉆井漏失相關(guān)的裂縫定量描述參數(shù)，包括古裂縫密度、古裂縫開度、古裂縫孔隙度以及古裂縫滲透率。具體確定方法如下(I)、古裂縫線密度定量描述
巖石在應(yīng)力作用下變形能夠積聚應(yīng)變能，當(dāng)巖石內(nèi)應(yīng)變能釋放率等于產(chǎn)生單位面積裂縫表面所需能量(表面能密度)時即發(fā)生斷裂，巖石破裂時釋放出的應(yīng)變能一部分用來抵消新增裂縫表面積需要的能量，其余的則以彈性波的形式(斷面能)釋放出去。裂縫彈性波能量很小，可忽略不計，根據(jù)能量守恒原理，得到三向擠壓應(yīng)力狀態(tài)下裂縫密度、開度計算模型為
權(quán)利要求
1.一種鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，具體步驟如下 (1)、地質(zhì)構(gòu)造特征分析； (2)、古地應(yīng)力的有限元模擬； (3)、古構(gòu)造裂縫分布獲取； (4)、古構(gòu)造應(yīng)力下的裂縫參數(shù)獲??； (5)、今地應(yīng)力的有限元模擬； (6)、今地應(yīng)力條件下裂縫參數(shù)確定； (7)、古今應(yīng)力共同作用下的裂縫參數(shù)確定； (8)、鉆前漏失速率預(yù)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，地質(zhì)構(gòu)造特征分析具體方法如下從區(qū)塊所處的區(qū)域構(gòu)造入手，對區(qū)域構(gòu)造位置、構(gòu)造演化歷史、所處盆地構(gòu)造特征進(jìn)行研究和分析，得到區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征，并結(jié)合構(gòu)造演化的分析結(jié)果，得到目標(biāo)區(qū)域構(gòu)造裂縫形成的主構(gòu)造期，獲得主構(gòu)造期前后目標(biāo)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)；其中，區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征包括構(gòu)造類型、地層組分、巖性、走向以及區(qū)塊內(nèi)各組地層的深度構(gòu)造圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，古地應(yīng)力的有限元模擬的方法如下通過地質(zhì)構(gòu)造特征分析得到主構(gòu)造期前目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)及地質(zhì)構(gòu)造特征，建立古地應(yīng)力模擬的地質(zhì)模型；通過試算法在古地應(yīng)力地質(zhì)模型邊界上施加負(fù)載，不斷改變負(fù)載力的大小和方向，觀察加載后地質(zhì)模型的構(gòu)造變形，直至構(gòu)造變形與主構(gòu)造期后的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)吻合，確定此時負(fù)載力的大小和方向；根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊內(nèi)巖石的物理性質(zhì)確定地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)，地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)包括容重、楊氏模量及泊松比；根據(jù)地質(zhì)模型形態(tài)的復(fù)雜性選擇網(wǎng)格的形式，對地質(zhì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；對目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有限元模擬，得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)古構(gòu)造應(yīng)力的分布特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，古構(gòu)造裂縫分布獲取的方法如下基于古構(gòu)造應(yīng)力的分布特征，結(jié)合巖石的破裂準(zhǔn)則得到古構(gòu)造應(yīng)力條件下的構(gòu)造裂縫分布，其中巖石破裂準(zhǔn)則包括庫倫-莫爾準(zhǔn)則及格里菲斯準(zhǔn)貝U，巖石的本構(gòu)方程采用線彈性模型；其中，庫倫-莫爾準(zhǔn)則作為巖石剪性破裂判據(jù)，格里菲斯準(zhǔn)則作為巖石張性破裂判據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，古構(gòu)造應(yīng)力下的裂縫參數(shù)獲取的方法如下通過古裂縫參數(shù)定量描述方法，得到與鉆井漏失相關(guān)的裂縫定量描述參數(shù)；其中，古裂縫參數(shù)定量描述方法包括古裂密度定量描述確定方法、古裂縫開度定量描述方法、古裂縫孔隙度定量描述方法以及古裂縫滲透率定量描述方法；與鉆井漏失相關(guān)的裂縫定量描述參數(shù)包括古裂縫密度、古裂縫開度、古裂縫孔隙度以及古裂縫滲透率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，今地應(yīng)力的有限元模擬的方法如下在地質(zhì)構(gòu)造特征分析的基礎(chǔ)上，對物性相近的地層進(jìn)行合并簡化，建立今地應(yīng)力地質(zhì)模型；通過已鉆井的測井資料或者水力壓裂現(xiàn)場試驗所獲取的地應(yīng)力值作為有限元模擬的約束關(guān)鍵點；通過試算法在今地應(yīng)力地質(zhì)模型邊界上施加負(fù)載，不斷改變負(fù)載力的大小和方向，觀察加載后關(guān)鍵點處的地應(yīng)力值的變化，直至關(guān)鍵點處地應(yīng)力值與測井資料或者水力壓裂試驗所獲取的地應(yīng)力值吻合，確定此時負(fù)載力的大小和方向；根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊內(nèi)巖石的物理性質(zhì)確定地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)；根據(jù)地質(zhì)模型形態(tài)的復(fù)雜性選擇網(wǎng)格的形式，對地質(zhì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在斷層面附近網(wǎng)格的劃分需更密集；對目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有限元模擬，得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)今構(gòu)造應(yīng)力的分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，今地應(yīng)力條件下裂縫參數(shù)確定的方法如下今地應(yīng)力對裂縫具有改造作用，不產(chǎn)生新的裂縫； 通過今地應(yīng)力對古構(gòu)造裂縫的改造作用，確定今地應(yīng)力條件下古構(gòu)造裂縫參數(shù)的變化情況，得到今地應(yīng)力條件下的裂縫參數(shù)；其中，今地應(yīng)力條件下的裂縫參數(shù)包括裂縫密度、 裂縫開度、裂縫孔隙度以及裂縫的滲透率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，古今應(yīng)力共同作用下的裂縫參數(shù)確定的方法如下根據(jù)步驟(2)古應(yīng)力反演結(jié)果，將庫倫-莫爾準(zhǔn)則及格里菲斯準(zhǔn)則分別作為巖石剪性及張性破裂判據(jù)，得到目標(biāo)區(qū)塊古裂縫的定量描述參數(shù)；現(xiàn)今應(yīng)力對裂縫的開度、孔隙度及滲透率起到改造作用，在古應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)今應(yīng)力對裂縫改造作用，得到目標(biāo)區(qū)塊構(gòu)造裂縫最終的開度、密度、孔隙度、以及滲透率的分布情況。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于，鉆前漏失速率預(yù)測的方法如下基于裂縫開度、密度、孔隙度、滲透率的有限元模擬結(jié)果，結(jié)合目標(biāo)井的鉆井水力參數(shù)設(shè)計值，應(yīng)用鉆井液漏失速率計算模型，對高陡構(gòu)造某位置處井的不同深度處的漏失速率進(jìn)行預(yù)測。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法，其特征在于地質(zhì)模型中材料的性質(zhì)主要包括容重、楊氏模量及泊松比。
全文摘要
本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域，涉及一種鉆前預(yù)測高陡構(gòu)造地層漏失速率的方法。該方法的具體步驟如下地質(zhì)構(gòu)造特征分析；古地應(yīng)力的有限元模擬；古構(gòu)造裂縫分布獲取；古構(gòu)造應(yīng)力下的裂縫參數(shù)獲??；今地應(yīng)力的有限元模擬；今地應(yīng)力條件下裂縫參數(shù)確定；古今應(yīng)力共同作用下的裂縫參數(shù)確定；鉆前漏失速率預(yù)測。本發(fā)明所述的方法可以在鉆前對高陡復(fù)雜構(gòu)造地層鉆探井中的鉆井液漏失速度進(jìn)行預(yù)測，對預(yù)防高陡構(gòu)造地層惡性漏失有一定指導(dǎo)作用，且對堵漏材料尺寸的選擇也有一定幫助。
文檔編號E21B49/00GK103015996SQ201210584318
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王志遠(yuǎn), 孫寶江, 柯珂 申請人:中國石油大學(xué)(華東), 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院