含可信度的地层压力求取方法研究

地层压力是钻井工程设计的基础数据,较为准确地描述地层压力对于井身结构设计具有重要的意义。但是由于地层本身的复杂性以及预测地层压力方法的精度等问题,地层压力的解释结果存在一定的不确定性。现有的压力预测方法给出的是单一曲线和数值,不能描述地层压力的不确定性。首先根据测井资料建立定量求取地层压力的方法;然后,基于地层层序学、概率统计等相关理论和方法,将同组地层内某深度区间作为一个样本区间,将该深度区间内的地层压力数据作为测量样本,基于Monte Carlo模拟方法以及概率分布的相关理论,建立含可信度的地层压力的求取方法,使得地层压力的解释结果不在是一个单值,而是一个概率区间。实例分析表明,本文建立的描述地层压力的方法更切合工程实际。     

深水浊积岩储层定量解释技术及应用

目前深水浊积岩储层定量解释主要是在岩石物理分析基础上采用弹性参数截止值来实现,该方法无法准确描述定量解释存在的不确定性,存在较大的误差.因此,研究形成一种新的深水浊积岩储层定量解释技术,首先基于叠前反演获取弹性参数体,分岩性统计已钻井数据,通过交会分析确定弹性参数对不同岩性的响应范围,并采用随机模拟建立不同岩性的概率分布函数,然后基于贝叶斯分类方法,估算目的层范围内每一种岩性的相对比例,并对概率密度分布函数进行加权,将加权后的概率密度分布函数应用到地震属性体获取岩性概率体,再通过多实现岩相随机模拟得到岩相体.最后,在岩相体约束下通过高斯协模拟获得孔隙度体.实际应用表明,改进的深水浊积岩储层定量解释技术得到的岩性数据具有更加明确的地质含义,并可定量评估岩相预测风险,提高了定量解释精度.     

川东北嘉四—五段地层岩石力学参数不确定性研究

针对川东北油气田嘉陵江组四?五段地层普遍出现的套管变形损坏现象,有必要对该地层段岩石力学性质进行统计分析。采用随机?模糊统计法对静态岩石力学参数样本数据进行粗差分析,并基于K?S假设检验方法,研究嘉陵江组四?五段地层的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度和内聚力等岩石力学参数的概率分布特征,以确定各岩石力学参数最优的概率分布形式和概率密度函数。结果表明：嘉陵江组四-五段地层的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度和内聚力都具有较强的离散性,且其大样本最优概率分布形式并不一致,分别为威布尔分布、威布尔分布、对数正态分布和对数正态分布。计算得到的岩石力学参数概率分布区间,能够更为准确地描述嘉陵江组四?五段地层的力学性质,研究结果为盐膏岩地层钻井设计及井壁稳定性研究等提供了数据支持。     

参数不确定性弹药协调器的定位精度区间优化

针对存在参数不确定性的弹药协调器的定位误差问题,该文提出一种提高定位精度的区间优化方法。分析了影响弹药协调器定位精度的主要不确定参数,建立了协调器的Recurdyn-Simulink联合仿真模型,在不确定变量空间拉丁超立方采样,并带入仿真模型求解定位误差区间,基于误差区间建立了一种不确定区间优化方法,对协调器的定位精度进行了优化设计。优化计算结果表明,该优化方法效果显著。     

基于可靠度理论的井壁稳定性定量评价方法

非常规深层油气资源勘探开发是目前的热点,钻井地质环境复杂、井壁稳定性差,导致钻井复杂及故障频发,严重制约了油气资源勘探的安全高效开发。针对该问题,开展了相关研究,建立了一种井壁稳定性定量评价方法。首先分析和完善了现有地层坍塌及破裂压力计算模型;在此基础之上,建立了地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法;同时,综合考虑高温高压环境、井径不规则、排量不稳定等不确定性因素对循环当量密度(equivalent circulating density, ECD)计算结果的影响,基于不确定度理论建立了ECD不确定性定量表征方法;在上述两方面研究的基础上,建立了定量评估井壁稳定性的分析模型,解决了井壁失稳的识别难题,实现了井壁稳定性的定量评价,可以有效降低井下复杂发生率、提高钻井效率、缩短钻井周期,为钻井施工降本提速提供技术支持。     

基于非对称联系云的膨胀土和改良土胀缩性评价

膨胀土胀缩性评价指标常为有限区间内多种类型的不确定性指标,为真实反映指标的非对称分布特点和考虑胀缩等级模糊随机特性及定量评价结果的转换态势,将集对论和云模型耦合提出能模拟有限区间数据的非对称联系云模型,即基于指标分类标准确定各胀缩等级的左、右半区间长度和求解相应的非对称联系云数字特征,并生成有限区间内的非对称联系云,实现统一描述膨胀土和改良土胀缩性评价指标的确定和不确定性,进而结合指标权重综合分析样本与胀缩等级间的联系和等级特征值,以确定样本的胀缩性等级.实例应用及与传统正态云和模糊方法等结果的对比结果表明,该模型应用于膨胀土和改良土胀缩性分类是有效可行的,克服了传统云模型局限应用于正态分布指标缺陷,且能辩证分析评价指标的动态不确定性.     

不确定性地质参数下硬岩掘进机动态特性与评价

针对硬岩掘进装备(Tunnel Boring Machine,TBM)作业地质条件变参数的特点,采用区间不确定理论来描述地层参数的不确定性.在此基础上,根据混合地层硬软岩的混合比例和地层分界面的倾斜角度分4种典型地质条件研究TBM的动态特性.通过对刀盘在掘进过程的受力分析,结合动力学模型,选取直线掘进和曲线掘进下的速度和角速度特性作为评价指标,最终评价TBM在复合地层中不确定参数条件下的动态特性.结果表明,随着地层中软岩比例的增加和地层分界面由竖直变为水平,TBM的动态特性变差.评价结果与TBM实际作业时情况相符,验证了该指标的可靠性和适用性.     

PDC钻头钻井时的地质分层方法

使用ＰＤＣ钻头钻井时,岩屑破碎得很细,通过岩屑录井来判断地层岩性十分困难。对ＰＤＣ钻头切削刃进行了受力平衡分析,建立了地层识别因子与钻井操作参数、钻头结构参数的关系模型。根据已钻井的录井、测井、地质资料提取地层变化规律,利用随钻录井数据预测了地层岩性。编制了相应的地质分层软件,并进行了实例预测。预测结果与测井解释结果比较,符合率为６５％～７０％,说明该预测方法具有一定的有效性和实用性。     

复合地层小直径隧道掘进机掘进速度区间预测

合理准确预测隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)的掘进速度是实现TBM智能化控制的关键问题之一,复合地层小直径TBM施工的不确定性较常规地质条件更强,而传统预测方法对施工过程的不确定性考虑不足。在此通过引入区间预测方法,提出基于4种不同Bootstrap方法结合KELM-ANN模型的TBM掘进速度区间预测模型,并以南水北调安阳输水隧洞工程为例,选取142组工程实测数据验证区间预测模型的有效性。研究结果表明:基于Rademacher分布建立的模型预测结果优于其他3种方法,不仅可以得到较好的点预测结果,还可以构造出较为清晰可靠的区间将掘进速度实测值完全包络在内;随着置信水平的提高,区间可容纳的不确定性和风险也逐渐上升,通过变化区间宽度,能较好地量化和解释TBM施工过程中的不确定性因素对掘进速度的影响。研究结果可为TBM掘进性能预测和掘进参数优化提供参考。     

应用神经网络技术诊断钻井事故

针对钻井过程的复杂性、不确定性等特点,提出了基于人工神经网络钻井事故预测与诊断模型.以钻井过程工况参数构成神经网络的输入特征向量,以钻井过程正常运行模式及常见事故模式的监测数据作为训练及检验样本,根据钻井事故诊断特点,确定了神经网络的结构与参数,采用改进算法和学习规则,实现对神经网络系统的训练和模拟,建立能够准确预测事故的神经网络模型.该方案的提出可使现场工作人员及时监测钻井过程,降低事故发生率,节约钻井成本,提高效率.     

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。     

页岩气藏开发的关键因素

 页岩气藏是一种非常规气藏,属连续型气藏,其储层结构复杂,为低孔、低渗型,对开发技术要求很高。本文简述国内外页岩气开发现状,对北美页岩气藏开展研究并总结其勘探开发成功经验,认为其有效开发的关键是甜点区优选及储层压裂改造,综合地质评价是页岩气资源投入开发的基础,储层改造技术是动用页岩气储量的核心。介绍了开发目标区优选的主要地质参数及钻完井优化的主要内容,同时结合中国页岩气井地质及工程参数实际对比,提出了页岩气成功开发的工作思路,即在水平段储层评价基础上,进行有针对性压裂射孔设计,采用适合工程参数以增大缝网改造体积和效率,进而提高单井产量。     

杭锦旗地区辫状河定量地质知识库建立及应用

为了明确杭锦旗地区辫状河道不同参数的分布范围,指导储层的三维地质建模和储层预测,为井位部署提供地质理论依据,参考辫状河的现代沉积、露头等资料,以杭锦旗地区下石盒子组的钻井资料和沉积微相横向展布、平面展布为基础,通过统计和分析辫状河道和心滩不同参数的分布概率及参数间的相关关系,建立了杭锦旗地区辫状河道宽度、心滩宽度、长度及厚度的定量地质知识库。研究表明,杭锦旗地区心滩长度6 500~8 500 m,心滩宽度3 000~4 500 m,心滩厚度主要在5~14 m,心滩长宽比1.85~2.30,辫状河宽度8 000~18 000 m。利用建立的辫状河道不同微相的定量参数,建立了杭锦旗地区锦58井区下石盒子组的三维地质沉积微相模型,利用该模型进行有利区的优选,并通过实钻井钻遇情况验证了模型的高精度。     

不确定性推理及其在斜坡类地质灾害危险性区划中的应用

通过对不确定性推理方法尤其是概率推理方法的研究,将其引入到斜坡类地质灾害危险性区划之中。在对不确定因子法、主观贝叶斯法、贝叶斯网络法和影响图法等4种不确定性推理方法进行原理分析的基础上,分别给出了其在斜坡类地质灾害危险性区划中的应用思路,并在辽宁省鞍山市岫岩县进行了试验,进而总结形成了一套基于不确定性推理开展斜坡类地质灾害危险性区划的方法体系,实现了对传统区划方法的改进。     

页岩气水平井地质信息解析与三维构造建模

页岩气开发具有开发评价期短,评价井少（直井）的特点,直井密度低增加了储层精细描述和地质建模的技术难度。因此,建立研究区地层的岩性、物性和电性特征的定量识别标准,利用该标准对水平井水平段开展精细小层划分,并对实际钻遇地层厚度进行校正,将水平井水平段等效为多口平面分布的直井。在此基础上,以水平井段解析的各小层数据资料作为控制点,建立研究区精细构造模型。水平井多点地质信息解析,将水平段等效为多口评价井获取相关地质参数资料,可有效地弥补评价井资料少的不足。     

基于有限坍塌宽度的层理性泥页岩地层井壁稳定性评价

 钻井工程中一般允许实钻井眼存在有限宽度的崩落区域,如按传统井壁稳定理论模型进行设计会导致钻井液密度偏高、钻井成本增加、钻井效率降低、钻井液漏失甚至地层破裂等一系列问题。针对脆性层理泥页岩地层特性,根据测井资料和测试数据进行地质力学建模,利用基于有限坍塌宽度的定量风险分析方法合理地评估井壁稳定概率,优选钻井液密度窗口。以中国西部某油田泥页岩地层钻井实例进行分析,在基于有限崩落存在的情况下,通过定量分析方法在井壁稳定段及失稳段对钻井液密度窗口进行动态优化,可以提高机械钻速,降低钻井成本,评估的井壁稳定概率可达91%~98%,计算结果与实际情况基本吻合,说明该方法具有重要的工程价值和实际意义。     

钻井地质环境因素描述技术及其应用

钻井地质环境因素的分布特征决定着钻井工艺技术的适用性。详细论述了岩石力学参数、岩石可钻性、地应力状态、地层压力体系等钻井地质环境因素的描述方法;并介绍了其在鄂尔多斯盆地富县探区的应用情况。针对富县气井复杂的钻井地质环境,在常规方法的基础上优化完善了可钻性、井壁稳定等计算模型,综合应用测井、钻井、物探、地质、测试等资料进行钻井地质环境因素精细描述,明确了各类因素的纵向和横向分布特征。以描述成果为依据提出工程建议方案,并取得了良好的现场应用效果。     

浅层物探技术在管道施工中有效提高施工安全性的应用研究

随着我国经济和社会的迅速发展,管线运输已成为油气运输的重要方式。近年来国家大力发展长输管线的建设施工,但是在管道非开挖工程如盾构、顶管、HDD,仅靠钻探对地质结构的判断是不够的,对断层、变异岩体必须依靠准确精细的物探。本文对现在国内外管线施工中常用工程物探手段进行简要论述。着重论述浅层地震法、电阻率法、地质雷达的综合运用。但是由于地球物理勘探的局限性,实际施工过程中应多种物探手段相结合,物探与钻探相结合,以期对地质条件进行准确解释,为管线施工建设和安全运营打下良好基础。