鄂尔多斯气井钻井岩石力学特征描述难点及对策

鄂尔多斯探区的气井钻遇多套复杂地层,利用常规方法计算的地层坍塌压力、漏失压力、可钻性等钻井岩石力学特征参数误差较大,导致前期钻井施工中井壁垮塌与漏失严重、钻头选型效果不佳。针对鄂尔多斯气井钻井岩石力学特征描述的难点,根据工区实际情况完善了水敏性泥页岩地层坍塌压力计算方法、破碎性地层漏失压力求取方法、岩性多变地层可钻性分析方法,利用测井、钻井、地质、测试等资料描述了坍塌压力、漏失压力、可钻性的分布特征;并依据其提出了工程建议。在富县、定北工区的现场应用情况表明该方法具有较好的适用性,为优质快速钻井技术提供了准确全面的基础信息。     

基于分形方法的深部砂岩地层岩石可钻性分析

石油钻井中测量岩石可钻性的主要方法是以井下取心为对象,测量岩石的力学性能和微钻法可钻性试验,但这种方法采样费用高,试验周期长,不能在现场直接应用,这对实际应用造成了很大困难。文中用筛析法分析不同围压下砂岩岩心碎屑的分布,发现砂岩岩心破碎碎屑是分形分布。不同围压的实验中,碎屑分布的分维值不同。随着围压的增加,砂岩破碎碎屑的分维增大。解释了砂岩碎屑分维增大的原因,研究了碎屑分形分布的物理机制。并进一步分析了砂岩岩心分形维数与可钻性和围压之间关系,为使用实际钻进过程中产生的上返岩屑描述可钻性指标奠定基础,为可钻性研究提供一条新的途径。     

徐深气田火成岩储层岩石可钻性分布规律研究

大庆油田火成岩地层是世界级难钻地层,钻进过程中该地层岩石表现为可钻性值极高,地层与钻头适应性差。预先评价未打开地层的岩石可钻性分布规律,对钻井施工提供指导是有实际意义的。本文以随机分形理论为基础,先应用分形维数解释模型计算岩屑取样点的岩石可钻性,再应用分形插值理论建立井间地层岩石可钻性预测模型,两模型的结合使用实现了井间岩石可钻性分布规律的评价,经过现场的应用验证,该方法能够有效的再现岩石可钻性的分形分布规律,预测准确,满足工程精度要求。     

岩石可钻性数据的处理方法——中位数法

一、概况 岩石可钻性是岩石被钻穿的难易程度,表现了岩石在钻井过程中的一种综合性质,由于这种性质是用与实际钻井原理相似的微型钻头试验得出来的,对实际工作具有相当的参考价值。根据岩石可钻性对所钻地层进行分级分类工作,便可作为实际工作中选用钻头类型,制定技术定额等提供地质依据。国外有的厂家已将微钻速直接用于初选钻头,予测钻头工作指标与估计成本等方面。根据我国各油田岩心试验结果的统计分析,发现岩石可钻性服从     

基于可钻性的地层分层方法

根据测井资料可以得到整井每一个测点的岩石的可钻性级值。在实际的应用中是不可能逐一地去分析每一个点的岩石可钻性级值,只能是按岩石可钻性,对整井段进行分层,然后对每一个井段进行分析。数学上有一种按照样本的、彼此相近的程度进行分类的理论,称为模糊聚类。人们利用它的基本原理在岩土工程中进行了膨胀土的分类、砂土的地震液化判别等。利用多参数因子的模糊聚类分析,对测井资料实测得到的原始剖面中分布与性质相近的地层进行合理的模糊聚类合并。根据岩石可钻性级值采用模糊聚类的方法对井段进行分层,求出每一段的平均岩石可钻性级值、最高和最低的值,最终实现分层。该方法的实现将使钻井速度大幅度提高,钻井成本也会大大降低。     

地层宏观可钻性与实用原理

本文综述了1927年以来传统的岩石可钻性研究及应用的主要趋势,文中指出,岩石为均质体的理论假设限制了传统岩石可钻性的实用效果,且不适应当前钻井技术水平。本文以地层是非均质为基础,提出了统计地层可钻性,认为地层可钻性是随机变量,用概率统计理论处理,所得宏观可钻性有良好的实用效果,是评价非均质地层的新概念,拓宽了岩石可钻性的应用范围。文章归纳了近年来试验研究并应用于实际的三个原理:宏观原理、等概原理及相关原理,以指导实际应用。     

井底压力条件下岩石可钻性实验及仿真研究

岩石的可钻性是正确评价是确定钻井参数、选择钻头类型、预测钻井效果以及规定钻进工作定额时所必需的;而以往岩石可钻性极值的确定都是在常压下进行的。常压下岩石的可钻性极值与井底压力条件下岩石可钻性极值相差较大,远不能满足工程需要。为此,提出了一种室内测定井底压力条件下岩石岩石可钻性极值的实验方法;并通过HyperMesh有限元处理器仿真得到井底压力条件下岩石的可钻性极值的仿真值。通过对实验数值和仿真数值的对比,二者误差都在10%以内。所以该实验方法能够较准确的得到井底压力条件下岩石的可钻性极值。从而更能够准确的选择钻头类型,优化钻进参数,指导工程实践。     

南海深部温压地层岩石可钻性评价及应用

南海珠江口盆地深部地层具有高应力也伴随有高温的特点，应用常温常压下的可钻性计算评价方法不能真实、准确反映该地区地层岩石可钻性特征。本文对取自南海珠江组地层的岩石样品开展了高温高压条件下的可钻性测试，对比分析了温压单因素及耦合作用下的差异性，建立了考虑温度和围压的可钻性级值计算模型，并通过ABAQUS软件建模，对温压条件下聚晶金刚石复合片钻头切削齿后倾角进行了优化分析。结果表明：温度在20℃~180℃时对岩石可钻性级值影响不大，高于180℃时，可钻性级值随温度增加有减小的趋势；围压条件下可钻性级值与常压下的级值存在差异，且高1~2级；温压下调整PDC钻头的后倾角到25°时钻头的破岩效率最高，应用井与已钻井相比机械钻速分别提高了31.71%、41.95%。本文所做的研究对于进一步认识高温高围压地层机械钻速低的原因、优化钻头切削齿参数、减少钻井周期，指导高温高围压地层钻井作业具有重要意义。     

岩石可钻性研究

为满足优质高速钻井的要求,需要对岩石可钻性做出更加精确的观测。本文对岩石力学参数和可钻性级值通过多元回归的方法得出了围压下岩石可钻性级值的相关模型,通过该模型,可以更准确的预测地层岩石可钻性。     

基于SDCQGA优化BP神经网络的岩石可钻性建模

针对智能钻井优化控制过程中岩石可钻性提取存在的建模难、非实时性、精度差等问题,提出基于自适应双链量子遗传算法优化BP神经网络结构的岩石可钻性提取建模方法.依据目标函数在搜索点处的变化率,建立了快速自适应双链量子遗传算法;采用新算法优化BP神经网络结构,以克服BP神经网络受初始权值/阀值影响和泛化能力差的问题.通过对邻近钻井区域的大量测量数据和实验数据的统计分析和预处理,建立岩石可钻性提取模型,有效地解决了复杂地形岩石可钻性提取难的问题.对不同岩性的可钻性参数提取实验结果证明,该建模方法不仅提高了参数提取的精度和模型的泛化能力,而且在相邻实际参数提取时,具有很好的实时性和适应性.     

定向井井壁稳定性随钻预测

 随着勘探开发地质环境日益复杂,特殊工艺井数量直线上升,随之而来的井壁稳定性问题引起了广泛关注。本文基于地质统计分析基础,提出了随钻预测定向井井壁稳定性分析方法。通过分析已钻井的地震、测井资料,采用地质统计中配置协同克里金以及序贯高斯模拟相结合的方法,预测出整个区块的三维岩石力学参数数据体,根据待钻井的轨迹,提取井眼轨迹处的岩石力学参数值,通过定向井坍塌、破裂和孔隙压力模型,建立相应的分层岩石力学预测模型,减少发生井壁失稳的可能性,同时可以和随钻测井资料对比预测结果的准确性,提高预测精度。     

岩屑声波法地层压力监测技术研究与应用

提出了通过岩屑提取地层信息、为钻井井壁稳定性计算提供必要参数的方法，即通过测量地面岩屑的声波时差，反演得到地层岩石的声波时差，利用岩石的声学性质与力学参数的关系得到地层岩石的力学参数，结合地应力参数，得到井壁周围岩石的应力分布，计算地层的孔隙压力、坍塌压力和破裂压力。对于预探井，在没有测井资料的情况下，利用该方法可以有效地进行地层压力监测。在两口预探井中进行了随钻监测地层压力的现场试验，证明该方法是有效的。虽然该方法在声波测量过程中还有一定的局限性，对最终计算结果的精确度会产生一定影响，但与单纯的地震资料相比，其精确度已大大提高。     

曲线重构反演在火成岩储层预测中的应用

苏北盆地海安凹陷四灶地区阜宁组火成岩发育,但火成岩分布复杂,地震资料品质较差,声波时差曲线对火成岩及其变质带和碎屑岩的反映不明显,火成岩储层预测难度大.针对研究区的特点选取了曲线重构反演来预测火成岩储层.通过对研究区多口井测井曲线的统计分析,优选出能够有效区分火成岩与碎屑岩的GR曲线进行重构,利用GR曲线重构建立的拟阻抗初始约束模型与实际地质规律的吻合程度明显高于用原始曲线建立的模型,GR反演成果所描述的火成岩分布特征与实际的地质分析和认识吻合也较好,说明曲线重构技术在本次反演中起了积极而有效的作用.利用该反演结果,结合目标区的地质认识和实际钻井、测井资料,对火成岩储集层进行了综合描述,描述8个火成岩控制的圈闭,预测6个新圈闭.     

规范煤炭地质勘查钻探工程质量技术要求的研究

钻探工程是我国勘查矿产资源的主要手段之一,煤炭地质勘查对钻探工程质量技术要求严格,特别对高炭质黏土岩的解译技术要求甚高。物探测井解译成果与钻探地质编录中岩性及煤层解译密切相关,必须认真分析解译成果与钻探编录资料的对比研究方能判定准确。     

地质力学特征评价新方法在导向钻井优化中的应用

针对常规导向钻井技术在适用范围、预测能力与运行成本等方面的局限性,在考察岩石物理及力学参数和地球物理信息之间定量关系的基础上,将地震反演、地质统计、地震属性分析、岩石力学方法与钻井工程实际需求密切结合,提出地质力学特征评价新方法,基于其对导向钻井系统进行优化。新技术以常规地震和测井资料为基础,充分结合钻井、录井等实钻信息,钻前建立地质力学初始模型用于钻井设计,钻进过程中参考实钻资料随钻修正并更新钻前模型用于钻井工艺实时优化,其关键环节是准确预测钻头前方待钻地层的强度、地应力、孔隙压力、坍塌压力、破裂压力等力学参数。以井壁稳定预测及其工程运用为重点,论述导向钻井优化中岩石力学理论和地球物理算法结合运用的思路与技术流程,将该方法在西南、西北复杂探区进行应用。现场应用表明,优化的导向钻井系统可以达到理想的参数预测精度与工艺优化效果,指导安全、优质、快速、低成本钻井的能力得到了提高。     

水平井随钻测井影响因素分析和校正

随着我国水平井钻井、测井、生产应用等技术的发展,水平井数量有了很大的增加。但在某些方面存在一些问题,本文就井眼,泥浆侵入,地层各项异性,围岩影响,井眼与地层的相对夹角,仪器本身等影响因素是如何影响随钻测井的展开研究分析,研究表明围岩和地层各向异性对随钻实测值影响最大,针对这两个影响因素建立校正程序,对失真的测井曲线进行处理,根据岩电关系验证处理校正后的曲线更加真实可靠。     

基于岩屑分形理论的岩石力学参数实时评价方法

现有的岩石力学参数获取方法依赖于钻井取心和测井资料,具有较大的时效限制。将分形几何理论应用于岩石力学参数实时预测的研究中。首先,利用完钻井深层岩心开展力学测试,建立岩石力学参数与多项测井物理量多元统计学模型。然后,开展上返岩屑颗粒的分形维数测试,并依据测井岩石力学模型计算出岩屑原位地层的岩石力学参数,将这些力学参数与岩屑分形维数建立统计学关系式。以准噶尔盆地玛湖凹陷Ma123井为例,通过测试上返岩屑的分形维数,进而实时计算出岩石的力学参数。完钻测井后基于测井反演模型绘制出该井岩石力学参数剖面。两种方法对比认为,基于岩屑分形维数计算的岩石力学参数具有较高的精度(误差小于10.9%)。同时,通过实践总结出一套基于录井岩屑分形理论的岩石力学参数的实时预测方法。该研究成果拓展了分形岩石力学的应用领域,为岩石力学参数的实时预测提供了新思路。     

X射线荧光录井技术在冀东油田的应用分析

元素录井是在钻井现场快速分析岩屑(岩心)样品中元素含量,并根据元素含量及其组合关系的变化进行随钻岩性识别和地层评价的录井技术。在冀东油田上古生界沉积特征分析基础上,通过X射线荧光分析试验,选定对岩石分析的元素种类,研究岩石元素组合特征,并利用其成果及时、准确地识别岩性和判断地层,正确指导钻井生产,形成基于X射线荧光分析的随钻地质解释评价技术。X射线荧光录井的开展,为PDC钻头、空气钻井条件下的岩性识别提供了可靠的技术手段,同时定量的元素分析资料,在复杂岩性的识别、储层评价、地层判别及沉积相的研究等方面,均收到了较好的效果。     

钻井液类型对井壁稳定的影响实例与防塌机理分析

针对东海油气田N区块钻井过程中易发生井壁坍塌的问题,通过梳理分析N5区块及周边构造三口探井地质条件、地层特性、测井数据,基于地质力学与岩石力学基本原理计算了井壁坍塌压力;并对使用水基钻井液和油基钻井液的钻井工况进行对比。研究发现在钻井液密度高于坍塌压力的情况下,使用密度相对较低的油基钻井液即能够保持井壁稳定,无阻卡等复杂问题。使用水基钻井液钻井,则部分泥页岩井段井径扩大,起下钻明显阻卡,处理复杂问题耗时较长。分析主要原因,在于油基钻井液能够降低泥页岩水化程度,减缓钻井液向微裂隙中的渗流,抑制微裂隙扩展,提高钻井液对井壁的有效支撑作用。因此,在东海油气田复杂泥页岩地层钻井中,使用油基钻井液能够更好地保持井壁稳定,避免或减少钻井复杂问题。