[发明专利]深水浅部地层井壁稳定性预测方法

说明书

本公开涉及一种深水浅部地层井壁稳定性预测方法，其用于确定在深水浅部矿藏资源钻采过程中维持井壁稳定的因素，并依此进行后续作业，所述方法包括以下步骤：步骤1、根据测井数据以及地质资料，建立组合岩体岩石力学及地应力模型，其反映了地层三维区域中的各个位置的应力参数；步骤2、根据所述组合岩体岩石力学及地应力模型，预测钻完井过程的地层井壁稳定性，确定不同深度下的钻井液安全密度窗口；步骤3、根据所述组合岩体岩石力学及地应力模型，预测降压开采过程的地层井壁稳定性，确定开采过程的临界生产压差；步骤4、在满足所述钻井液安全密度窗口和临界生产压差的情况下，进行钻井、完井、以及开采作业。

技术领域

本发明涉及海洋工程测试技术领域，尤其涉及一种深水浅部地层井壁稳定性预测方法。

背景技术

井壁稳定是困扰油气田钻采过程的安全难题，井壁失稳会严重影响作业效率、质量以及成本，全球每年因井壁失稳造成的经济损失超过50亿美元。研究人员需要通过预测井壁稳定性，确定钻井过程中的钻井液安全密度窗口以及开采过程的临界生产压差，避免钻采过程发生井壁失稳。

现有井壁稳定性预测方法主要是针对常规油气藏，常规油气藏因埋藏较深、井筒围岩成岩性好，岩石强度高，业界从井筒围岩应力分布的各向同性或各向异性出发，考虑孔隙弹性、井眼轨迹和原地应力大小和方向、井筒流体压差等因素开展研究，建立了考虑活度和润湿性的各向异性井壁稳定力化耦合模型，为常规油气藏的井壁稳定设计和施工提供了科学依据，极大降低了复杂和事故。

与常规油气藏的地质特点不同，深水浅部地层是一种疏松泥砂岩-水合物组合岩体，易发生井漏、井壁坍塌甚至井涌复杂，导致钻采过程出现严重井壁失稳问题，其存在特殊性：(1)压实作用小，成岩性差、地层强度低，地层安全密度窗口窄；(2)泥线附近温度、压力、孔隙水盐度、气体组分多变，分解控制因素复杂多变；(3)浅部地层骨架的水合物分解会导致井周孔隙压力及储层水合物饱和度的变化，导致地层安全密度窗口进一步变窄；(4)降压开采进一步引起组合结构体疏松，导致井壁围岩失稳风险高。

对于深水浅部地层的上述特点，现有的井壁预测方法未考虑深水浅部组合岩体的特殊性，不能准确给出窄密度窗口下的钻井液安全密度窗口，无法确定水合物分解之后的地层临界生产压降。因此，现有技术不适用于深水浅部地层的井壁稳定预测。

发明内容

有鉴于此，本发明的发明人针对现有技术的上述情况，开发了一种深水浅部地层井壁稳定性预测方法，建立深水浅部复杂地层条件下的井壁稳定预测模型，可以精确高效的预测钻井液安全密度窗口和降压开采临界压差，有效解决深水浅部地层钻采过程中井壁失稳问题。

根据本发明的实施例，提供了一种深水浅部地层井壁稳定性预测方法，其用于确定在深水浅部矿藏资源钻采过程中维持井壁稳定的因素，并依此进行后续作业，所述方法包括以下步骤：步骤1、根据测井数据以及地质资料，建立组合岩体岩石力学及地应力模型，其反映了地层三维区域中的各个位置的应力参数；步骤2、根据所述组合岩体岩石力学及地应力模型，预测钻完井过程的地层井壁稳定性，确定不同深度下的钻井液安全密度窗口；步骤3、根据所述组合岩体岩石力学及地应力模型，预测降压开采过程的地层井壁稳定性，确定开采过程的临界生产压差；步骤4、在满足所述钻井液安全密度窗口和临界生产压差的情况下，进行钻井、完井、以及开采作业。

因此，本发明的有益效果主要在于：本发明提供的深水浅部地层井壁稳定预测方法，能够准确预测深水浅部地层钻井液安全密度窗口和降压开采临界压差，保障钻采全过程中的井壁稳定，经过现场实施具有很好的应用效果。随着油气田勘探开发走向深水以及深水新能源的商业化进程不断加速，深水浅部复杂地层的钻完井及开采将不可避免遭遇井壁失稳难题，本发明能够得到大力推广应用，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的深水浅部地层井壁稳定性预测方法的总体概念示意图；

图2为根据本发明的实施例的单井岩石力学及地应力剖面示意图；