[发明专利]基于多井统计和地层表征的自然造斜规律评价方法

说明书

本发明提供了一种基于多井统计和地层表征的自然造斜规律评价方法，包括：通过收集地质资料和钻井资料来获取已钻井的地层特性、井眼轨迹的测斜数据和造斜工具的定向造斜特性；基于测斜数据和井眼轨迹模型确定井眼轨迹的空间形态；基于已钻井数据获取工具造斜率和工具面角；表征造斜工具的定向造斜特性对井斜变化率和方位变化率的贡献；表征地层自然造斜特性对井眼轨迹的井斜变化率和方位变化率的贡献；基于地层坐标系和井眼坐标系之间的变换关系将地层井斜率和地层方位率变换为地层倾向造斜率、地层走向造斜率和地层法向造斜率；对于多口已钻井和所钻遇的每个地层重复执行以上步骤，得到基于多井统计和地层表征的地层自然造斜规律。

技术领域

本发明涉及油气井工程领域，具体说，涉及一种基于多井统计和地层表征的自然造斜规律评价方法。

背景技术

地层存在各向异性，具有自然造斜特性。地层自然造斜特性是客观存在的，只能有效利用而无法控制。研究地层自然造斜规律，对于井眼轨迹设计、监测和控制都具有重要意义。在井眼轨迹设计方面，基于地层自然造斜规律可进行三维漂移轨迹设计，从而能利用地层自然造斜规律钻进和中靶。这种方法能减少扭方位作业，有利于大钻压快速钻进、提高井身质量和降低钻井成本。在井眼轨迹预测与控制方面，地层自然造斜规律是前提条件，要有效预测和控制井眼轨迹，必须事先获取地层自然造斜规律。

地层岩体具有正交各向异性，沿地层法向、倾向和走向的抗载强度、硬度及可钻性等物理和力学性质互不相同。此外，地层自然造斜特性还与地层分层和井眼方向密切相关，并最终体现为井眼轨迹的井斜角和方位角变化。由于正交各向异性地层视为沿地层法向、倾向和走向的物理和力学性质相同，所以基于地层来表征自然造斜特性更具有规律性。

然而，目前只能评价地层的各向异性，还没有获取地层自然造斜规律的方法，因此亟需研究解决这个技术问题，以提高井眼轨迹设计、监测和控制的针对性和有效性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于多井统计和地层表征的自然造斜规律评价方法。该方法包括：

S1、通过收集地质资料和钻井资料来获取已钻井的地层特性、井眼轨迹的测斜数据和造斜工具的定向造斜特性，其中，所述地层特性包括地层倾角和地层走向，所述测斜数据包括井深、井斜角和方位角，所述定向造斜特性包括工具造斜率和工具面角；

S2、基于所述测斜数据和井眼轨迹模型确定所述井眼轨迹的井斜变化率方程和方位变化率方程，以表征所述井斜变化率、所述方位变化率和所述井斜角沿井深的变化规律；

S3、基于已钻井数据利用钻柱力学特性分析法和随钻测量仪器获取工具造斜率和工具面角，得到所述工具造斜率方程和所述工具面角方程，用以表征造斜工具的定向造斜特性及其沿井深的变化规律；

S4、基于所述井斜角方程、所述工具造斜率方程和所述工具面角方程计算工具井斜率和工具方位率，用以表征所述造斜工具的定向造斜特性对所述井斜变化率和所述方位变化率的贡献；

S5、基于所述井眼轨迹的空间挠曲形态和和所述造斜工具的定向造斜特性得到地层井斜率和地层方位率，以表征地层自然造斜特性对井眼轨迹的井斜变化率和方位变化率的贡献，其中，所述空间挠曲形态由所述井眼轨迹的井斜变化率和方位变化率表征；

S6、基于地层坐标系和井眼坐标系之间的变换关系将所述地层井斜率和地层方位率变换为地层倾向造斜率、地层走向造斜率和地层法向造斜率；

S7、对于多口已钻井和所钻遇的每个地层重复执行步骤S2-S6，经统计分析计算出各地层的所述地层倾向造斜率、地层走向造斜率和地层法向造斜率，得到基于多井统计和地层表征的地层自然造斜规律。

根据本发明的基于多井统计和地层表征的自然造斜规律评价方法，优选的是，在基于所述测斜数据和井眼轨迹模型确定所述井眼轨迹的井斜变化率方程和方位变化率方程的步骤中，