[发明专利]一种水平井最优钻井轨迹预测方法

说明书

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种水平井最优钻井轨迹预测方法。本发明通过动静态岩石力学转换，得到岩石三维力学参数场；通过岩心古地磁定向、成像测井以及阵列声波测井，确定天然裂缝组系以及产状分布；利用岩石三维力学参数场，进行现今应力场模拟；利用声发射实验模拟不同时期的古应力场，确定不同时期裂缝的发育概率；通过丼区的应力场模拟，模拟确定现今地应力的垂向分布；利用地应力、裂缝以及岩石力学垂向分布建立压裂裂缝等效扩展的垂向分层模型，预测压裂裂缝扩展方向；本发明结合水平井钻井方位以及水平井的动态资料验证压裂裂缝扩展方向的可靠性，实现不同区块压裂裂缝方向预测与水平井最优钻井轨迹设计。

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种水平井最优钻井轨迹预测方法。

背景技术

作为储层双重介质模型的重要组分，致密砂岩储层、页岩储层中的裂缝在油气运移和流体渗流中均起到重要的作用。裂缝的发育对油藏的形成或开发具有双重作用，一方面，相对于基质孔隙，裂缝具有很大的导流能力，为油气运移及流体渗流提供重要通道；另一方面，裂缝使得流体运动轨迹单一化，油气无法储集成藏或造成油井之间的水淹水窜。研究现今地应力场，可以为油田开发中注采井网的布置、调整和开发方案设计以及水平井钻井轨迹等提供科学的背景资料，尤其是可以对开发过程中地层物性的变化进行宏观把握，进而制定相应的储层保护措施。经过近百年的发展，对油气藏地应力的研究主要向系统化和多方法相互印证方面发展完善，并形成了构造行迹分析法、实验室岩心试验法、测井资料计算法、矿场应力测量法及地应力模拟法5类系统研究地应力的技术。在目前大多数油气田的开发中，通常都是多种方法综合应用，特别是测井资料计算及地应力数值模拟技术，相比其他方法更经济、快捷，所得结果空间连续性较好，也更与实际符合，目前应用最为广泛。

为了优质、快速和低成本得实现钻井、完井作业，并且最大限度地提高水平井产能，系统研究水平井轨迹对储层特征、水平井钻井、增产以及油气开发等至关重要。考虑到流体特征、储层物性等发育分布特征通常都已在油藏描述中进行了系统评价，基于储层特征的井眼轨迹设计已是目前油气藏工程设计的常规工作，因此本发明专利从压裂开发角度，考虑后期压裂改造实现待钻井的井眼轨迹优化。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种水平井最优钻井轨迹预测方法，它解决了水平井钻井轨迹无法定量预测的问题。

本发明的技术方案为：一种水平井最优钻井轨迹预测方法，具体步骤如下：

第一步岩石样品力学实验确定静态力学参数，测井解释确定岩石的动态力学参数，通过动静态岩石力学转换，得到岩石三维力学参数场(图1)；

通过岩石力学实验计算得到的岩石弹性模量、泊松比等力学等参数称为岩石静态力学参数，测井资料计算得到的岩石弹性模量、泊松比等力学参数称为岩石动态力学参数。综合利用岩石力学实验及测井资料计算，并通过单轴-三轴校正和动态-静态校正，确定研究区目的层位的岩石力学参数；岩石单轴-三轴压缩实验直接利用地下岩心，因此准确度、可信度高，但由于测试样品点少，所得结果直接用于数值模拟缺乏充足的理论依据；而且，断裂带附近岩石破碎严重，无法进行单轴-三轴压缩实验，断裂带的岩石力学参数也很难通过岩石力学实验获得。根据岩石力学相关理论认为，岩石的弹性模量E、泊松比μ等力学参数由声波测井纵波时差Δt_p、横波时差Δt_s以及岩石密度ρ来求得。测井资料具有连续性好、成本低廉的优点，弥补岩石力学实验的不足。

首先将单轴压缩实验结果校正到三轴压缩实验条件下的结果，将结果在测井曲线上标定，将标定的动态力学参数与静态力学参数拟合，得到拟合函数，将连续的测井解释结果剖面校正为连续的静态岩石力学剖面，利用高斯序贯算法得到研究区目的层位的三维力学参数场，用于应力场数值模拟及储层裂缝预测。

第二步通过岩心、野外、薄片、扫描电镜、成像测井以及阵列声波测井，结合岩石周向岩石力学确定共轭裂缝是否两组都发育；进而确定天然裂缝组系以及产状分布(图1)；