[发明专利]一种裂缝性地层计算安全钻井密度的方法

说明书

本发明公开了一种裂缝性地层计算安全钻井密度的方法，包括以下步骤：S1、图像处理，识别井下裂缝；S2、通过井下裂缝参数建立三维地质模型，利用井眼尺寸和长度建立钻井井眼模型；S3、赋值模型材料参数、边界条件、初始钻井液密度上下界，然后计算精度；S4、利用3DEC离散元软件，求解三维地质模型，判定井壁稳定性；S5、利用二分法确定钻井液密度上下界；S6、重复执行步骤S4~S5；S7、达到设定的精度条件后，保存并输出安全钻井液密度。本发明以成像测井图为基础，建立三维井眼模型，使用离散单元理论，计算安全钻井液密度，可在破碎带、断层、裂缝性地层的钻井液密度计算更加准确，更好的指导裂缝性地层的钻井工程钻进。

技术领域

本发明涉及石油与天然气工程中的钻井实践、地热钻探、深地科学探索领域，尤其涉及一种裂缝性地层计算安全钻井密度的方法。

背景技术

随着石油与天然气工程的发展，钻井深度越来越深。钻井遇到的地层，往往不是完整的岩石，而是包含结构面的岩体。在钻遇破碎带、断层、裂缝时，这种问题现象尤为突出。钻井井眼需要钻井液压力的支撑，不然就会出现井壁缩颈、坍塌等问题。进而造成卡钻，埋钻杆等问题，严重情况时将报废整个井眼。

因此，钻井所需的安全钻井液压力或者安全钻井液的密度对于钻井工程的成败起着决定性的作用。一般来说，目前计算钻井液密度是利用连续性介质理论，开展井壁应力计算，通过研究不同钻井液密度对井壁稳定的影响程度，利用二分法后者牛顿迭代法计算得到所需钻井液密度。常见的计算流程如下：

1.利用Farihurst方程计算井壁应力；

2.使用Mohr-Coulomb强度准则判定井壁稳定性；

3.利用二分法或者牛顿迭代法计算钻井液密度。

在钻遇破碎带、断层、裂缝等地层时，由于基本假设和理论上的不同，无法考虑地层的几何产状等因素对井壁稳定和钻井液密度的作用。因此，上述方法不完全适用于破裂带、断层、裂缝性地层钻井工程的钻井液密度计算。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种裂缝性地层计算安全钻井密度的方法，该方法在破碎带、断层、裂缝性地层的钻井液密度计算更加准确，更好的指导裂缝性地层的钻井工程钻进。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种裂缝性地层计算安全钻井密度的方法，包括以下步骤：

S1、图像处理，识别井下裂缝；

S2、通过井下裂缝参数建立三维地质模型，利用井眼尺寸和长度建立钻井井眼模型；

S3、赋值模型材料参数、边界条件、初始钻井液密度上下界，然后计算精度；

S4、利用3DEC离散元软件，求解三维地质模型，判定井壁稳定性；

S5、利用二分法确定钻井液密度上下界；

S6、重复执行步骤S4～S5；

S7、达到设定的精度条件后，保存并输出安全钻井液密度。

进一步的，所述S1具体为先将地层成像测井图转换为灰度图，同时得到灰度颜色直方图，利用阈值方法等分割算法处理灰度图像得到二值图，得到裂缝二值图后，拾取判定裂缝的高点坐标和低点坐标，利用公式得到裂缝参数；高低和低点坐标与裂缝参数公式如下：

平面二维裂缝公式如下所示：

z＝Ax+By+C (1)

式中，z为高度，其单位为m；x，y分别是X坐标和Y坐标；A，B，C为平面控制参数；

井眼方程如公式如下所示：