基于遗传算法优化BP神经网络的地层破裂压力预测方法

针对地层破裂压力现有预测方法适用性差、误差较大等问题,提出了遗传算法优化BP神经网络(GABP)预测地层破裂压力的方法。分析了地层破裂压力的影响因素;以地层深度、地层孔隙压力当量密度和岩石密度为输入变量,以地层破裂压力当量密度为输出变量,建立了GABP预测地层破裂压力模型,并利用塔里木盆地YB1井的数据进行神经网络学习和结果验证。GABP模型的预测结果误差约3.5%,精度远高于Eaton法。该方法不受地质构造条件影响,且具有精度高、计算速度快等特点。     

各向异性地层井壁破裂压力预测

地层破裂压力对于钻井和水力压裂非常重要,但直井破裂压力预测往往忽略了地层各向异性的影响。考虑岩石各向异性影响,推导直井井壁应力分布模型,建立各向异性地层破裂压力计算方法,并分析层理产状、各向异性程度、地应力及孔隙压力的影响。结果表明:低角度层理对破裂压力几乎无影响,而高角度层理对破裂压力影响显著;向最大水平地应力方向倾斜的层理,其破裂压力最低,极端情况下甚至比各向同性地层低50%,对井壁稳定极为不利;岩石各向异性程度越高,对破裂压力的影响越大;随着水平地应力比值和孔隙压力的增加,破裂压力整体上逐渐减小,而且地应力影响明显高于岩石各向异性,水平地应力比值增加后,岩石各向异性的影响进一步加剧;该模型提高了破裂压力计算的精度。     

酸处理降低地层破裂压力的计算分析

针对超深储层的破裂压力很高,对压裂施工设备的功率和承载能力要求更高,在施工安全上存在一定隐患的实际,研究了超深储层的破裂压力模型以及利用岩石力学性质的酸敏性,采取酸化预处理降低地层破裂压力,建立了射孔井筒破裂压力预测模型,分析了酸化预处理降低地层破裂压力机理。利用西部某深层气藏岩样室内酸处理前后岩石弹性模量、泊松比和岩石抗压强度变化结果,计算了该气藏酸处理前后的破裂压力,结果表明酸预处理后破裂压力大幅下降,对降低压裂施工压力有重要作用。为在现有工程条件和技术条件下,准确预测破裂压力和施工压力、合理选用施工设备、降低储层改造的工程风险提供了方法。     

海上油田定向注水井安全注水压力研究

海上油田在设计安全注水压力时,地层破裂压力一般参考本油田探井的实际测试结果,未考虑定向井及水平井条件下注水层段实际地层破裂随井眼轨迹的变化。以岩石力学研究为基础,研究了井斜角和方位角变化对地层破裂压力的影响,建立了考虑井眼轨迹影响的安全注水压力预测方法。研究结果表明,地层破裂压力受井眼轨迹影响明显,斜井地层破裂压力实际为直井的0.9～1.6倍。将提出的预测模型应用于渤海KL-1油田注水压力设计,大部分注水井的安全注水压力高于常规设计方法,最大提高1.4 MPa。该方法对海上其他油田的安全注水压力设计具有良好的借鉴意义。     

石油工程岩石力学研究进展

介绍了石油大学近几年来在岩石力学在石油工程中应用的研究中所取得的研究成果，包括：⑴地层破裂压力预测方法；⑵泥页岩和盐岩的流变特性；⑶控制盐岩井眼收缩速率的泥浆密度图版；⑷流变地层中的套变机理和套管强度分析。此外，还介绍了所采用的岩石力学试验和数值计算方法以及试验数据和计算结果的定量应用，解决了石油工程中的一系列隐蔽难题，论述了岩石力学在石油工程中的应用前景。     

地层破裂压力预测模式的探讨

地层破裂压力的预测对于石油工程的许多设计和施工都是十分重要的。近二十年来,国外不少学者提出了不同的预测破裂压力的模式,但是这些模式均未全面地涉及影响的各种因素,因此都不具有普遍的意义。本文从存在地质构造力而产生非均匀地应力场的一般情况出发,分析井壁岩石呈现破裂的应力条件,以及考虑岩层本身的强度性质提出了新的预测模式,并对模式中所包含的各项参数的确定方法进行了分析讨论。利用胜利、大港和长庆三个油田的油层水力压裂数据,对几种预测模式做了验算比较。结果表明,本文模式的预测准确性最高,与实测值的误差相比小于5～10％。     

塔里木盆地塔中地区岩石力学参数模型建立及其应用

通过对塔里木盆地塔中地区鹰山组地层的岩心进行室内岩石力学试验,获得了该地区岩石的杨氏模量、泊松比、内聚力、内摩察角等静态岩石力学参数和动态岩石力学参数。对试验结果进行了分析研究,得到了岩石纵横波时差关系拟合模型、岩石力学参数拟合模型及动静态参数关系模型。根据回归分析建立的岩石力学参数模型,结合测井资料得到的岩石力学参数剖面,为预测区块地应力、地层孔隙压力、合理钻井液密度确定等提供准确的岩石力学参数,为钻探提供合理的工程参数。     

安塞地区加密井地层压力预测研究

安塞油田王窑加密试验区位于王窑区块中西部,开发时间较长,综合含水58.9%,地质储量采出程度11.8%, 地层压力系统紊乱,且同时存在天然裂缝和压裂裂缝,加密试验井地层压力预测难度大,安全钻井风险高。在分析安 塞加密试验区地质特征的基础上,针对注水过程中地层压力与原始地层压力差异较大,且经过注水后的地层压力分布 难以准确确定的问题,将裂缝性地层渗流理论引入到注水后地层压力预测过程中,给出了复杂裂缝地层加密井地层渗 透率的张量计算方法和加密井地层压力预测方法,对安塞试验区加密井地层压力进行了预测,预测结果精度较高,能 够满足确定安全钻井液密度窗口的需要;并分析了裂缝特征对加密井地层压力的影响,可为加密井安全钻井提供实际 指导。     

地层破裂压力三维计算与显示方法

精确的预测地层破裂压力不仅是钻井工程设计的基础,更是后期油气田经济高效开发的保障。提出一种地层破裂压力的三维计算与显示方法,在有限的勘探资料和已钻井资料前提下,确定使用更适应于工程实际的侧压力系数法计算单点的地层破裂压力,运用克里金插值方法将反演密度数据和反演层速度数据相结合,计算每一道的地层破裂压力,最终再次运用克里金插值技术得出三维破裂压力体,并且设计出了地层破裂压力显示软件,直观反映出三维地层破裂压力分布。以新疆玛湖凹陷的玛西勘探区域为例,根据编制的相应计算程序,得到了该区域的三维破裂压力空间分布特征,并进行三维显示。然后提取该区域上单井的破裂压力计算结果与实测值进行对比,此方法符合工程需求。     

声波法预测地层破裂压力的研究成果通过技术鉴定

我校黄荣樽教授领导的岩石力学科研组,“七·五”期间承担了国家重点科技攻关项目“保护油层防止污染的钻井、完井技术”,其子课题“声波法预测地层破裂压力”的研究,目前已全面完成,于1990年7月3日在华北石油管理局通过学者专家们的验收和技术鉴定。 目前,国外对声波法预测地层破裂压力的研究还处于定性预测的水平上,只能预测出不     

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.     

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。     

地层压力剖面建立的智能化计算机软件系统

为实现平衡压力钻进、设计合理井身结构、保证钻井各作业环节过程中井眼保持稳定,以提高钻井的综合经济效益,准确建立孔隙、破裂、和坍塌压力剖面是首要解决的问题。地层压力剖面建立的智能化计算机软件系统(ISEPG)将测井、录井、地震、地层泄漏试验及室内岩石试验数据整理后,应用DC指数法、声波时差法、地震层速度法建立地层孔隙压力剖面;应用国内外先进的计算模式和实测数据的拟合分析,确定综合地层孔隙、破裂和坍塌压力剖面。ISEPG系统有总控系统、数据录入、数据计算整理、数据补充处理、新井压力剖面建立、数据回归整理、数据查询、图形查询、辅助系统等子模块组成。介绍了ISEPG系统的基本结构、系统原理、软件功能及实现方法。     

三维分层地应力模型与井眼岩石破裂准则

对油田开发分层地应力进行弹性力学分析,建立了分层地应力三维弹性力学计算模型。分析模型综合考虑了垂向地应力与岩石特性对破裂压力的影响,给出考虑垂直应力影响的最小地应力计算公式,结果可用于油田开发设计,另外,分别考虑地层垂向地层垂向压力和岩石变形特征的影响,采用控制最小周向应变参数得到了井眼岩石破裂的准则。     

裂纹宽度对岩石断裂韧性测试结果的影响

深部地层岩石的断裂韧性是水力压裂设计和数值模拟中的一个重要参数。通过试验分析和有限元数值计算 ,研究了试件的裂缝宽度对应力强度因子的影响 ,给出了确定无因次应力强度因子与裂尖半径关系的数值方法 ,弥补了解析方法中裂缝零宽度假设的不足。研究结果表明 ,当裂缝宽度较小时 ,解析方法可以用于计算断裂韧性 ;当裂缝宽度较大时 ,采用解析方法计算出的断裂韧性偏差较大。试验测定时 ,应使裂尖半径尽可能小 ,并且破裂压力应该与裂尖半径相对应。这为正确确定岩石的断裂韧性提供了可靠的理论依据和试验方法     

酸损伤降低岩石破裂压力计算新方法

地层岩石难以破裂是深层、致密油气藏压裂改造的瓶颈问题,酸损伤技术是降低破裂压力的新型技术。岩石经强酸损伤后,孔隙空间增加;定义孔隙度的变化为损伤变量,并将损伤变量引入破裂压力预测模型。利用砂岩酸化模型计算损伤变量,并基于损伤变量预测酸损伤后的破裂压力,形成破裂压力变化图版。研究结果表明:当损伤变量大于0.2时,破裂压力降低幅度明显;酸损伤施工参数对损伤变量有明显影响。采用优选的施工参数即注酸强度为2.0 m3/m,HF酸浓度为3.0%,排量为1.5~2.0 m3/min,X井破裂压力降低12.1 MPa。模型预测与矿场结果吻合程度高,验证了模型的正确性。     

定向井破裂压力预测方法及计算参数敏感性分析

定向井破裂压力预测是正确设计安全钻井液密度窗口,确保井壁稳定,减少井漏、井塌而引起的井下事故的基础。利用测井资料可以方便快捷地计算定向井破裂压力,使用Eaton模型、Stephen模型和多孔弹性模型对4口井3个深度点分别进行了地层破裂压力计算分析,并给出了3种方法计算地层破裂压力的误差,结果表明多孔介质弹性斜井模型更为适应任意井斜、方位的斜井,可达到较高的精度。同时,对影响该模型中破裂压力大小的计算参数进行了敏感性分析,为准确分析定向井破裂压力提供了重要技术参数。     

利用多极子阵列声波测井资料计算横向各向同性地层破裂压力

准确计算各向异性地层中岩石破裂压力在石油勘探开发中有着十分重要的作用。针对常见的横向各向同性介质地层,推导了三轴地应力计算公式,提出了利用多极子阵列声波测井资料来求解其相关参数,从而计算岩石破裂压力的方法。同时开发了相应的计算软件,给出了在某油田碳酸盐岩储层的应用实例。实际资料处理表明,利用该计算公式处理的结果与各向同性模型相比,更符合破裂压力实际监测结果。     

砾岩地层岩石力学参数测井预测模型构建与应用

为评价某地区砾岩岩石力学特性,取岩心开展三轴压缩、巴西劈裂等力学试验,获取杨氏模量、泊松比、抗压强度和抗张强度等静态岩石力学参数。对试验数据进行深度归位,经测井曲线标准化等预处理后,使岩心岩石力学参数与测井数据匹配,将纵波时差、体积密度等测井数据与岩石力学参数进行数理统计法拟合,构建岩石力学参数的测井预测模型。根据模型计算得到的岩石力学参数,结合地应力、地层孔隙压力资料,计算地层坍塌压力、破裂压力等井壁稳定性评价参数。与实际的钻井和压裂工程的资料对比表明,基于试验数据构建的岩石力学参数模型较为合理,对研究区块砾岩地层具有良好的适应性。     

头台油田开发后油层破裂压力的确定

头台油田开发初期,确定油层破裂压力计算公式为Pf=0.017 83H,由此计算出的油层中部破裂压力22.28 MPa.但随着油田的开发,初期确定的破裂压力计算方法已经不适合头台油田生产实际.为此,通过对头台油田99井次破裂压力值进行统计,结合头台油田地层参数,分为3个区块分别计算不同地层的破裂压力.提出了适应于每个区块的地层破裂压力计算公式,并将计算值与压裂实测值进行对比,确定计算结果与实测结果接近,可以利用该组公式计算头台油田开发后不同区块的破裂压力值.