[发明专利]基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法

说明书

本发明涉及一种基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，包括以下步骤：确定定向井实施目的层，通过现场资料和室内实验得到储层天然裂缝产状、渗透率、孔隙度、岩石力学参数和地应力数据；绘制水力裂缝与天然裂缝沟通能力图版，确定满足最优裂缝沟通程度的定向井造斜方位范围；绘制造斜方位与井筒泄流能力关系图版，确定满足最大泄流能力的定向井造斜方位范围；绘制造斜方位与井筒稳定性关系图版，确定满足钻井井壁稳定的定向井造斜方位范围；考虑裂缝沟通能力、井筒泄流能力和井壁稳定性三个因素的共同影响，确定最佳定向井造斜方位范围{}。该设计方法操作简单、易于推广，可保障钻井井筒安全、改造程度高、开采产量好的综合效益。

技术领域

本发明属于油气钻探工程技术领域，具体涉及一种基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法。

背景技术

定向井和水平井是提高裂缝型致密砂岩、碳酸盐岩及页岩储层油气开采效率的有效方式。储层深部复杂、物性特征差、孔隙度低、渗透率低，实践证明水平井技术与分段水力压裂技术相结合是最有效的提高并维持致密砂岩储层单井产量的开发方式；致密砂岩储层中天然裂缝发育是不可避免的地质难题，一方面水力裂缝如何沟通天然裂缝形成裂缝网络是提高油气产量的关键，另一方面钻遇地层裂缝后井壁易发生坍塌、掉块、卡钻等复杂事故，导致钻井周期延长，严重阻碍了油气的勘探开发。因此，需要从所面临的地质问题出发，提出一套具有实施可行性的定向井造斜方位的设计方法，实现在利用天然裂缝获得最大产能的同时确保定向井施工稳定、人员和财产安全的目的。

目前，关于裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，主要通过地质调研、现场钻井复杂情况调研、失稳井段地层理化性能分析等手段，再根据现场实际经验选择造斜点、造斜率、造斜方位等参数。该设计方法主要从定性评价和现场常用的造斜设备指标方面入手，不涉及井壁稳定力学模型，未考虑最大化利用水力裂缝与天然裂缝沟通形成有利于油气生产的复杂缝网和应力分布的影响，也未建立各向异性储层力学性质与井壁稳定性的内在联系，无法定量反映造斜方位对井壁稳定、压裂改造效果的实际应用效果，因此，急需开发一种基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，以满足井壁稳定、提高压裂改造效果的要求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，其目的在于：通过考虑裂缝沟通能力、井筒泄流能力和井壁稳定性三个因素的共同影响，实现满足裂缝型地层定向井或水平井造斜方位的最佳设计。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：确定定向井实施目的层，通过现场资料和室内实验得到储层天然裂缝产状、渗透率、孔隙度、岩石力学参数和地应力数据；

步骤二：利用井筒方位与水力裂缝、天然裂缝沟通模型，结合所得到的储层数据，绘制水力裂缝与天然裂缝沟通能力图版，确定满足最优裂缝沟通程度的定向井造斜方位范围Ψ₁；

步骤三：利用蒙特卡洛方法构建离散裂缝随机地质模型，结合所得到的储层数据和有限元数值计算结果，绘制造斜方位与井筒泄流能力关系图版，确定满足最大泄流能力的定向井造斜方位范围Ψ₂；

步骤四：利用裂缝型地层的井周围岩应力分布模型和弱面破坏模型，结合所得到的储层数据，绘制造斜方位与井筒稳定性关系图版，确定满足钻井井壁稳定的定向井造斜方位范围Ψ₃；

步骤五：考虑裂缝沟通能力、井筒泄流能力和井壁稳定性三个因素的共同影响，确定最佳的定向井造斜方位范围{Ψ₁∩Ψ₂∩Ψ₃}。

优选的是，所述步骤一中，室内实验包括岩石三轴压缩实验和声发射实验。