[发明专利]一种检测灰岩地层孔隙压力的方法

摘要

检测灰岩地层孔隙压力的方法，应用于油田钻井技术领域。包括：采集同一地质构造井岩样岩石力学参数数据、建立有效应力模型、求上覆岩层压力与深度间的特征数据、建立上覆岩层压力模型、建立灰岩地层孔隙压力的检测模型、检测灰岩地层孔隙压力。效果是：与现场实测的地层孔隙压力数据进行对比，符合程度较高，趋势符合性较好，基本解决了传统方法不适用检测灰岩地层孔隙压力的难题。

主权项

1.一种检测灰岩地层孔隙压力的方法，其特征在于：包括：采集同一地质构造井岩样岩石力学参数数据、建立有效应力模型、求上覆岩层压力与地层深度间的特征数据、建立上覆岩层压力模型、建立灰岩地层孔隙压力的检测模型、检测灰岩地层孔隙压力；1)采集同一地质构造井岩样岩石力学参数数据：对处于同一地质构造的已经完成的某口取心井，根据钻井过程中的录井资料确定灰岩地层所处的深度；对取出的岩心在实验室加工成标准岩样，利用MTS实验装置，开展三轴实验，对岩石的力学参数进行测试，测试内容包括：骨架体积弹性模量E_ma和纵波速度V_p，在三轴实验中，围压为20MPa，分别测定有效应力为10MPa，20MPa，30MPa，40MPa，50MPa，60MPa时的骨架体积弹性模量和纵波速度，由此得到两组岩石力学参数特征数据系列2)建立有效应力模型：将测得的两组岩石力学参数特征数据系列利用MATLAB软件对其分别进行多元非线性回归，得出有效应力与纵波速度，有效应力与骨架体积弹性模量间的函数关系，建立有效应力、纵波速度和骨架体积弹性模量之间的模型为：V_p＝f(P_e，E_ma)，即式中：a₁，a₂，a₃，a₄——回归系数，无量纲。3)求上覆岩层压力与地层深度间的特征数据：利用同一地质构造已经完成的某口取心井的测井数据，通过地层密度与地层深度间的特征数据系列{ρ⁽ⁱ⁾，h⁽ⁱ⁾}，采用陈庭根主编的《钻井工程理论与技术》书中的积分公式式中：P_oi-一定深度的上覆岩层压力，MPa；ρ_wi，H_w-海水密度及水深，g/cm³，m；ρ₀，H₀-上部无密度测井数据段平均密度及长度，g/cm³，m；ρ_bi-一定深度的密度数据，g/cm³；ΔH-积分步长(m)。由此得出上覆岩层压力P_oi与地层深度间的特征数据系列{p₀⁽ⁱ⁾，h⁽ⁱ⁾}；4)建立上覆岩层压力模型：利用MATLAB软件对上覆岩层压力与地层深度间的特征数据系列{p₀⁽ⁱ⁾，h⁽ⁱ⁾}进行多元非线性回归，建立上覆岩层压力模型为：P₀＝f(h)，即P_o＝A+BH-Ce^-DH，式中：H——地层深度，m；P₀——上覆岩层压力，MPa；A，B，C——回归系数，无量纲。5)建立灰岩地层孔隙压力的检测模型：基于有效应力定理，建立灰岩地层孔隙压力的检测模型为：P_p＝P₀-P_e＝f(h)-P_e，式中：P_p——地层孔隙压力，MPa；P_e——有效应力，MPa。6)检测灰岩地层孔隙压力：包括：(A)通过录井资料，主要根据岩性识别，确定灰岩地层所处的深度；对取出的岩样，将其加工成标准岩心。利用MTS实验装置，进行三轴实验，围压为20MPa，分别测定有效应力为10MPa，20MPa，30MPa，40MPa，50MPa，60MPa时的骨架体积弹性模量和纵波速度，由此得到两组岩石力学参数特征数据系列(B)利用MATLAB软件对测得的岩样的两组特征数据系列分别进行多元非线性回归，得到有效应力与纵波速度，有效应力与骨架体积弹性模量间的关系，建立有效应力模型，即Vp=a1+a2Pe+a3ePe+a4eEma;]]>(C)利用同一地质构造已经完成的某口取心井的测井数据，通过地层密度与地层深度间的特征数据系列{ρ⁽ⁱ⁾，h⁽ⁱ⁾}，采用陈庭根主编的《钻井工程理论与技术》书中积分公式计算出上覆岩层压力，由此得出上覆岩层压力与地层深度间的特征数据系列{p₀⁽ⁱ⁾，h⁽ⁱ⁾}。利用MATLAB软件对上覆岩层压力与地层深度间的特征数据系列{p₀⁽ⁱ⁾，h⁽ⁱ⁾}进行多元非线性回归，建立上覆岩层压力模型P_o＝A+BH-Ce^-DH；(D)基于有效应力定理，将有效应力模型和上覆岩层压力模型带入有效应力定理公式，建立灰岩地层孔隙压力检测方程为P_p＝P₀-P_e＝f(h)-P_e；(E)利用测井数据得到不同深度处的灰岩地层的纵波速度、体积弹性模量、上覆岩层压力；(F)代入P_p＝f(h)-P_e，得到已经完成井的灰岩地层孔隙压力剖面。7)灰岩地层孔隙压力剖面为同一灰岩地质构造其它井的钻井工程设计及现场实施提供参考依据，为井身结构设计、水平井井眼轨迹方向设计、确定钻井液密度钻井设计和施工提供基础参数。