CN106285657B

CN106285657B - 用于确定缝洞型油藏溶洞发生坍塌事件的方法及系统

Info

Publication number: CN106285657B
Application number: CN201510315477.3A
Authority: CN
Inventors: 刘中春; 吕心瑞; 唐文泉
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2035-06-10
Also published as: CN106285657A

Abstract

本发明公开了一种用于确定缝洞型油藏溶洞发生坍塌事件的方法及系统，方法包括：确定待测的生产井；获取生产井钻遇溶洞的参数并根据该参数确定生产井钻遇溶洞的临界跨度；判断出实际跨度大于或者等于临界跨度时，确定生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件。本发明充分考虑到在生产井生产状况下地层压力下降对溶洞坍塌的影响，能够准确预测由于生产过程中地层压力的降低造成的溶洞坍塌情况，以提前采取预防措施，避免由于溶洞的坍塌造成产量的大幅下降，为生产井的稳产提供有效依据。

Description

用于确定缝洞型油藏溶洞发生坍塌事件的方法及系统

技术领域

本发明涉及缝油型油藏开发技术领域，尤其涉及一种在缝洞型油藏油井生产过程中，随地层压力降低溶洞发生坍塌事件的确定方法及系统。

背景技术

在缝洞型碳酸盐岩油藏中，大型溶洞是其主要储集空间，裂缝主要起沟通和导流作用。目前，缝洞型油藏中钻遇溶洞型储集体的油井在生产过程中会出现产量急剧下降的现象。从油藏本身来说，这种现象一般由两种因素造成。第一种因素是由于油藏中底水上升导致含水率快速上升，第二种因素是由于钻遇的溶洞储集体发生坍塌所致，使得大裂缝等通道闭合。针对第二种因素，为了避免溶洞坍塌对油井产量造成影响，要及时对缝洞型油藏中钻遇溶洞的生产井可能发生的坍塌状况进行提前预测。

目前，众多学者采用相关技术手段和模型来预测溶洞坍塌可能发生的区域，以及洞穴坍塌条件、影响因素等。本申请的发明人在进行大量研究后发现，现有技术中用于预测缝洞型油藏溶洞坍塌事件的方法存在以下问题：对溶洞坍塌的分析是在钻井之前预测溶洞的坍塌状况。具体地，现有技术中的预测方法仅分析溶洞形状、大小及顶板厚度等静态参数对坍塌的影响，以及对坍塌的防治、坍塌影响因素等进行分析，而没有考虑由于油井生产造成的地层压力下降对溶洞坍塌的影响，难以对生产过程中溶洞坍塌进行预判。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中的预测方法仅分析溶洞形状、大小及顶板厚度等静态参数对坍塌的影响，以及对坍塌的防治、坍塌影响因素等进行分析，而没有考虑由于油井生产造成的地层压力下降对溶洞坍塌的影响，难以对生产过程中溶洞坍塌进行预判。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法，包括：

获取所述生产井钻遇溶洞的参数：深度、实际跨度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度；

根据所述深度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定所述生产井钻遇溶洞的临界跨度；

判断所述实际跨度是否大于或者等于所述临界跨度；

判断出所述实际跨度大于或者等于所述临界跨度时，确定所述生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件。

优选的是，上述方法还包括：

判断出所述实际跨度小于所述临界跨度时，确定所述生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件，并预测所述生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

优选的是，预测所述生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间，包括：

根据所述生产井的生产数据表，获取表中最新的呈递减状态的油压值段数据；

根据所述油压值段数据的始端压力值、末端压力值以及始末端的时间差，计算油压平均变化率；

根据所述深度、实际跨度、原始地层压力、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定所述生产井钻遇溶洞的临界地层压力；

根据所述原始地层压力、所述临界地层压力和所述油压平均变化率，预测所述生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

优选的是，根据确定所述临界跨度L_临界，其中D表示所述深度，P_i表示所述原始地层压力，ΔP表示所述地层压力变化量，h表示所述顶板厚度，R表示所述顶板极限抗弯强度，ρ_r表示所述顶板岩石密度，g表示重力加速度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统，包括：

溶洞参数获取模块，获取所述生产井钻遇溶洞的参数：深度、实际跨度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度；

临界跨度确定模块，根据所述深度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定所述生产井钻遇溶洞的临界跨度；

判断模块，判断所述实际跨度是否大于或者等于所述临界跨度；

坍塌事件第一确定模块，在所述判断模块判断出所述实际跨度大于或者等于所述临界跨度时，确定所述生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件。

优选的是，上述系统还包括：

坍塌事件第二确定模块，在所述判断模块判断出所述实际跨度小于所述临界跨度时，确定所述生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件；

时间预测模块，在所述判断模块判断出所述实际跨度小于所述临界跨度时，预测所述生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

优选的是，所述预测模块包括：

油压值段数据获取单元，根据所述生产井的生产数据表，获取表中最新的呈递减状态的油压值段数据；

油压平均变化率计算单元，根据所述油压值段的始端压力值、末端压力值以及始末端的时间差，计算油压平均变化率；

临界地层压力确定单元，根据所述深度、实际跨度、原始地层压力、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定所述生产井钻遇溶洞的临界地层压力；

时间预测单元，根据所述原始地层压力、所述临界地层压力和所述油压平均变化率，预测所述生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

优选的是，所述临界跨度确定模块具体根据确定所述临界跨度L_临界，其中D表示所述深度，P_i表示所述原始地层压力，ΔP表示所述地层压力变化量，h表示所述顶板厚度，R表示所述顶板极限抗弯强度，ρ_r表示所述顶板岩石密度，g表示重力加速度。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明充分考虑到在生产井生产状况下地层压力下降对溶洞坍塌的影响，能够准确预测由于生产过程中地层压力的降低造成的溶洞坍塌情况，以提前采取预防措施，避免由于溶洞的坍塌造成产量的大幅下降，为生产井的稳产提供有效依据。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法的一种流程示意图；

图2示出了本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法的另一种流程示意图；

图3示出了本发明实施例中预测生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间的流程示意图；

图4示出了顶板厚度取值为第一生产井的顶板厚度时，第一生产井、第二生产井、第三生产井钻遇的溶洞在临界坍塌状态下地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版；

图5示出了顶板厚度取值为第二生产井的顶板厚度时，第一生产井、第二生产井、第三生产井钻遇的溶洞在临界坍塌状态下地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版；

图6示出了顶板厚度取值为第三生产井的顶板厚度时，第一生产井、第二生产井、第三生产井钻遇的溶洞在临界坍塌状态下地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版；

图7示出了本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统的一种结构示意图；

图8示出了本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统的另一种结构示意图；以及

图9示出了本发明实施例中时间预测模块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中的预测方法仅分析溶洞形状、大小及顶板厚度等静态参数对坍塌的影响，以及对坍塌的防治、坍塌影响因素等进行分析，而没有考虑由于油井生产造成的地层压力下降对溶洞坍塌的影响，难以对生产过程中溶洞坍塌进行预判。为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法。

如图1所示，是本发明实施例的用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法的一种流程示意图。本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法，主要包括以下步骤101至步骤105。

在步骤101中，确定待测的生产井。

具体地，根据地质静态资料和生产动态特征，选择需要对钻遇溶洞进行坍塌预测的生产井。本步骤确定的生产井必须满足以下三个条件：第一，钻遇地下溶洞储集体；第二，具有较长时期(一般1年以上)的稳产数据；第三，地层压力处于下降阶段。

在步骤102中，获取生产井钻遇溶洞的参数：深度、实际跨度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度。

本步骤旨在建立生产井钻遇溶洞的几何形状的等效概念模型。具体包括子步骤1至子步骤5。

在子步骤1中，基于溶洞定位设备确定生产井钻遇溶洞所处位置，即确定溶洞的深度D和溶洞的高度H。确定方法包括但不限于以下内容的一种或几种：(1)通过录井资料获取，在钻井过程中出现放空、钻井液大量漏失(例如漏失500m³以上)现象的位置确定溶洞的深度及高度，钻井过程中出现放空、漏失现象起始处即为溶洞所处深度D，放空段长度即为溶洞的高度H；(2)通过测井资料获取，测井解释储层类型为溶洞型储集体的位置确定溶洞的深度及高度，解释结论为溶洞型储集体类型起始处为溶洞深度D，溶洞型储集体厚度即为溶洞的高度H；(3)通过地震反演资料获取，在深度域地震反演体上沿井做剖面，过井且呈异常高值处即为溶洞，异常高值起始点即为溶洞的深度D，异常高值的厚度可以作为溶洞的高度H。

在子步骤2中，基于溶洞形状确定设备分析生产井钻遇溶洞的形状和范围，包括溶洞几何形状、实际跨度L、溶洞平面面积A。确定方法包括但不限于以下内容：利用地震反演属性体信息，根据标定的溶洞截断值进行镂空，按照镂空体上确定溶洞几何形状及其在平面上的范围，计算溶洞的平面面积A，以平面上的最大长度作为溶洞的实际跨度L。

在子步骤3中，基于溶洞等效几何模型构建设备确定生产井钻遇溶洞的几何等效模型，包括溶洞等效形状、溶洞等效宽度W。确定方法包括但不限于以下内容：(1)利用地震波阻抗等属性信息，根据标定的截断值进行镂空，按属性体的特征确定溶洞等效形状，溶洞等效形状为球型、正方体型、长方体型或椭球型，本实施例优选为正方体型；(2)根据确定的溶洞平面面积A，求取溶洞的等效宽度W，计算公式为：

在子步骤4中，基于溶洞压力获取设备确定溶洞压力相关数据，包括生产井钻遇溶洞内的原始地层压力P_i、目前地层压力P和地层压力变化量ΔP。确定方法包括但不限于以下内容：(1)利用钻井过程中测试压力资料获取原始地层压力P_i；(2)对于进行过试井测试的生产井，利用试井分析方法推算原始地层压力P_i；(3)利用生产数据中油压数据P₀折算成目前地层压力P，折算方法为：P＝P₀+ρgD，其中ρ表示生产井的井筒液体密度；(5)利用原始地层压力P_i和当前地层压力P求取压力变化量ΔP，计算方法为：ΔP＝P_i-P。

在子步骤5中，基于溶洞的顶板参数获取设备确定顶板相关参数，包括顶板厚度h、顶板极限抗弯强度R及顶板岩石密度ρ_r。确定方法包括但不限于以下内容：(1)以奥陶系顶面作为溶洞顶板的上表面，计算溶洞顶面到奥陶系顶面的距离作为溶洞的顶板厚度h；(2)根据钻井过程中在钻遇溶洞顶板过程中所取岩心确定顶板的岩性，经岩石力学测试或查岩石力学基础数据手册，确定顶板极限抗弯强度R及顶板岩石密度ρ_r。

在步骤103中，根据深度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定生产井钻遇溶洞的临界跨度。

具体地，在本发明一优选的实施例中，根据确定临界跨度L_临界，本实施例通过这个公式表示临界坍塌状态下溶洞的跨度与地层压力变化量之间的关系。其中，D表示生产井钻遇溶洞的深度，P_i表示溶洞的原始地层压力，ΔP表示溶洞的地层压力变化量，h表示溶洞的顶板厚度，R表示溶洞的顶板极限抗弯强度，ρ_r表示溶洞的顶板岩石密度，g表示重力加速度。

下面详细阐述上述用于计算临界跨度的表达式的推导过程：

基于坍塌临界状态判别设备建立临界坍塌状态下溶洞的压力变化量与溶洞的跨度的关系。确定内容包括：(1)处于不同深度的溶洞，在临界坍塌状况下地层压力变化量与溶洞跨度的关系；(2)处于不同顶板厚度的溶洞，在临界坍塌状况下地层压力变化量与溶洞的跨度的关系。

具体地，首先分析溶洞的顶板的受力状态，钻井之前顶板受力处于平衡状态，顶板破坏静载荷主要由上覆岩石层的承重载荷减去溶洞中流体所承担的载荷获取，即：

F＝G-P·A (1)

其中：F表示溶洞顶板所受破坏静载荷，单位为N。G表示上覆岩石顶板的承重载荷，单位为N。

其次，确定溶洞顶板的承重载荷，上覆岩石顶板的承重载荷G可通过下式计算：

G＝ρ_r·A·D·g (2)

然后，根据岩石力学三点测试抗弯公式，确定溶洞顶板岩石抗弯强度计算公式：

R＝3F·L/(2W·h²) (3)

压力变化量ΔP等于原始地层压力P_i减去当前地层压力P的差，即：

ΔP＝P_i-P (4)

呈长方体型的溶洞的平面面积近似看作其跨度和等效宽度的乘积，即：

A＝W*L (5)

联合式(1)至式(5)可以得到临界坍塌状况下地层压力变化量与溶洞的跨度的关系：

将上述通过子步骤1至子步骤5获取的关于生产井钻遇溶洞的参数：深度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，全部代入此关系式中，即可得到生产井钻遇溶洞的临界跨度。

在步骤104中，判断实际跨度是否大于或者等于临界跨度。

在步骤105中，判断出实际跨度大于或者等于临界跨度时，确定生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件。

具体地，比较当前的溶洞跨度和步骤103得到的临界跨度的大小，当实际跨度大于或者等于计算得出的临界跨度时，认定生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件。

本实施例充分考虑到在生产井生产状况下地层压力下降对溶洞坍塌的影响，能够准确预测由于生产过程中地层压力的降低造成的溶洞坍塌情况，以提前采取预防措施，避免由于溶洞的坍塌造成产量的大幅下降，为生产井的稳产提供有效依据。

在本发明一优选的实施例中，还在认定生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件时，预测该溶洞发生坍塌事件的时间。

如图2所示，是本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法的另一种流程示意图。本实施例的方法不仅包括上述步骤101至步骤105，还包括步骤106和步骤107。

在步骤106中，在判断出实际跨度小于临界跨度时，确定生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件。

在步骤107中，在确定生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件时，预测该钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

在本发明一优选的实施例中，参照图3，预测生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间的方法，主要包括步骤201至步骤204。

在步骤201中，根据生产井的生产数据表，获取表中最新的呈递减状态的油压值段数据。

在步骤202中，根据油压值段数据的始端压力值、末端压力值以及始末端的时间差，计算油压平均变化率。

具体地，选择生产井的生产数据表中处于递减状态的油压值段，利用此油压值段所包含的油压数据(称为油压值段数据)求取单位时间内油压的降低量，即油压平均变化率。计算式如下：

其中，表示油压平均变化率，单位为MPa/d。P₂表示末端压力值(即油压降低段末期压力值)，单位为MPa。P₁为始端压力值(即油压降低段初始压力值)，单位MPa。Δt表示始末端的时间差(即油压降低时间段)，单位为天(d)。

在步骤203中，根据深度、实际跨度、原始地层压力、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定生产井钻遇溶洞的临界地层压力。

具体地，将通过子步骤1至子步骤5获取的溶洞的深度、实际跨度、原始地层压力、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，全部代入式(7)，得到临界地层压力变化量。然后将临界地层压力变化量加上原始地层压力，即可得到生产井钻遇溶洞的临界地层压力。

在步骤204中，根据原始地层压力、临界地层压力和油压平均变化率，预测生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

在本步骤中，首先根据下述方法预测生产井钻遇溶洞从当前状态起到发生坍塌事件时所需的时间，然后在当前时刻的基础上加上该所需的时间，即为该钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

特别地，根据表达式(7)计算生产井钻遇溶洞从当前状态起到发生坍塌事件时所需的时间T_d，单位为天：

其中，P_d表示步骤203得到的临界地层压力，表示步骤202得到的油压平均变化率。

值得注意的是，对于上述方法步骤涉及的常规参数的获取方法，本文中不再进行赘述。

在本实施例中，在准确确定溶洞是否发生了坍塌事件的基础上，能够准确预测当前未发生坍塌事件的溶洞到达发生坍塌事件所需的时间，即能够对缝洞型油藏中油井钻遇的溶洞储集体可能发生的坍塌进行定量预测，能够确定随着生产的进行在一定的压力变化幅度情况下溶洞可能出现坍塌情况的时间，提前采取干预措施，防止出现产量突然大幅下降的现象，维持生产井的的稳产。

下面结合图4至图6详细阐述本发明实施例用于确定溶洞发生坍塌事件的方法的具体实施过程及产生的有益效果。其中，图4示出了顶板厚度取值为第一生产井的顶板厚度时，第一生产井、第二生产井、第三生产井钻遇的溶洞在临界坍塌状态下地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版；图5示出了顶板厚度取值为第二生产井的顶板厚度时，第一生产井、第二生产井、第三生产井钻遇的溶洞在临界坍塌状态下地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版；图6示出了顶板厚度取值为第三生产井的顶板厚度时，第一生产井、第二生产井、第三生产井钻遇的溶洞在临界坍塌状态下地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版。

某区块缝洞型储层中有多口生产井，对其中第一生产井、第二生产井和第三生产井钻遇的溶洞进行坍塌事件的预测，三口井的地质静态特征及生产动态特征如表1所示。

表1

通过上表中各井的地质静态及生产动态特征可以看出，上述三口井均满足以下条件：钻遇了溶洞储集体，且具有较长时期的稳产数据，目前地层压力均处于下降阶段。

综合第一生产井、第二生产井、第三生产井的动、静态资料，按照上述子步骤1至子步骤5所涉及的获取方法，可以获取各井钻遇溶洞的深度D、溶洞高度H、溶洞几何形状、溶洞跨度L、溶洞平面面积A，并确定等效形状及溶洞等效宽度W。三口井钻遇溶洞的相关几何参数如表2所示。

表2

确定三口井钻遇溶洞压力相关数据，包括溶洞原始地层压力P_i、目前地层压力P和地层压力变化量ΔP，各井相关压力数据如表3所示。

表3

确定三口井钻遇溶洞顶板相关参数，包括溶洞顶板厚度h，顶板极限抗弯强度R，顶板岩石密度ρ_r，具体数据如表4所示。

表4

通过坍塌临界状态判别设备建立不同顶板厚度下，当第一生产井、第二生产井、第三生产井处于临界坍塌状态时，溶洞地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版。

当溶洞顶板厚度取值为第一生产井的顶板厚度时，建立如图4所示的三口井钻遇不同深度D的溶洞在临界坍塌状态下，地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版。通过该图版可以判断第一生产井地层压力变化量为4MPa时，溶洞临界坍塌跨度L_临界为63.28m，而如表1所示，第一生产井井溶洞的实际跨度为65m，实际跨度大于临界跨度，或者直接通过图版判断该溶洞此时已经处于坍塌状态。实际该井在地层压力变化量接近4MPa时，含水率急剧上升，产液量急剧下降，在7天时间内产量由35m³变为0，说明该井钻遇溶洞突然发生坍塌，造成裂缝闭合，导流能力急剧下降，从而出现该井末期生产状况，从而证实了发明实施例判断结果的正确性。

当溶洞顶板厚度取值为第二生产井的顶板厚度时，建立如图5所示的三口井钻遇不同深度D的溶洞在临界坍塌状态下，地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版。通过该图版可以判断第二生产井地层压力变化量为3.9MPa时，溶洞临界坍塌跨度L_临界为21.0m，而如表1所示，第二生产井井溶洞实际跨度为19.0m，实际跨度小于临界跨度，或者直接通过图版判断该溶洞此时未达到临界坍塌状态。实际该井在地层压力变化量接近4MPa时，含水率稳定上升，产液量处于正常递减状态，说明该井钻遇溶洞未发生坍塌现象，也证实了本发明实施例判断结果的正确性。此时需要提前采取保持地层压力的措施，防止溶洞坍塌造成产量的急剧下降。随后，应反过来根据实际跨度19.0m计算临界地层压力P_d，或者直接在该图版中读取跨度19.0m所对应的临界地层压力变化量10MPa，然后将临界地层压力变化量10MPa加上原始地层压力的和作为临界地层压力P_d。最后结合获取的油压平均变化率计算达到临界坍塌状态需要的时间。经计算，达到临界坍塌状态需要1009天。

当溶洞顶板厚度取值为第三生产井的顶板厚度时，建立如图6所示的三口井钻遇不同深度D下的溶洞在临界坍塌状态下，地层压力变化量ΔP与溶洞跨度L的关系图版。通过该图版可以判断第三生产井地层压力变化量为4.2MPa时，溶洞临界坍塌跨度L_临界为2.08m，而如表1所示，第三生产井井溶洞实际跨度为2m，实际跨度小于临界跨度，或者直接通过图版判断该溶洞此时未达到临界坍塌状态。实际该井在地层压力变化量为4MPa左右时，含水率稳定上升，产液量稳定，该井钻遇溶洞底水上升，溶洞未发生坍塌现象，证实了本发明实施例判断结果的正确性。此时需要提前采取保持地层压力的措施，防止溶洞坍塌造成产量的急剧下降。随后，应反过来根据实际跨度2.0m计算临界地层压力P_d，或者直接在该图版中读取跨度2.0m所对应的临界地层压力变化量7MPa，然后将临界地层压力变化量7MPa加上原始地层压力的和作为临界地层压力P_d。最后结合获取的油压平均变化率计算达到临界坍塌状态需要的时间。经计算，达到临界坍塌状态需要2870天。

三口井的判别结果如表5所示，判别结果与实际情况相符。同时，通过本发明建立的图版可以判断，同一口井钻遇的相同规模溶洞，顶板厚度越小越容易发生坍塌；第二生产井、第三生产井井与第一生产井在相同条件下，钻遇洞跨越大的溶洞更易发生坍塌事件。

表5

基于上述分析可知，本发明在确定生产状况下随着地层压力的降低判别溶洞是否发生坍塌。该方法从岩石力学的角度确定其坍塌条件，将地层压力的变化引入常规溶洞坍塌力学分析过程。通过不同的设备确定溶洞几何形态的等效概念模型、地层压力数据、顶板参数、溶洞跨度与地层压力变化量的关系图版确定达到临界坍塌状态所需时间，防止出现由于溶洞坍塌造成生产井产量突然大幅下降的现象。

相应地，本发明实施例还提供了一种用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统。

如图7所示，是本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统的一种结构示意图。本实施例的用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统，主要包括依次电连接的生产井确定模块301、溶洞参数获取模块302、临界跨度确定模块303、判断模块304和坍塌事件第一确定模块305。

具体地，生产井确定模块301，设置为确定待测的生产井。

溶洞参数获取模块302，设置为获取生产井钻遇溶洞的参数：深度、实际跨度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度。

临界跨度确定模块303，设置为根据深度、原始地层压力、地层压力变化量、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定生产井钻遇溶洞的临界跨度。特别地，临界跨度确定模块303具体根据确定临界跨度L_临界，其中D表示深度，P_i表示原始地层压力，ΔP表示地层压力变化量，h表示顶板厚度，R表示顶板极限抗弯强度，ρ_r表示顶板岩石密度，g表示重力加速度。

判断模块304，设置为判断实际跨度是否大于或者等于临界跨度。

坍塌事件第一确定模块305，设置为在判断模块304判断出实际跨度大于或者等于临界跨度时，确定生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件。

如图8所示，是本发明实施例用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统的另一种结构示意图。本实施例的用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统除了包括依次电连接的生产井确定模块301、溶洞参数获取模块302、临界跨度确定模块303、判断模块304和坍塌事件第一确定模块305之外，还包括分别与判断模块304电连接的坍塌事件第二确定模块306和时间预测模块307。

具体地，坍塌事件第二确定模块306，设置为在判断模块304判断出实际跨度小于临界跨度时，确定生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件。

时间预测模块307，设置为在判断模块304判断出实际跨度小于临界跨度时，预测生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

如图9所示，是本发明实施例中预测模块307的结构示意图。本实施例的预测模块307包括油压值段数据获取单元401、油压平均变化率计算单元402、临界地层压力确定单元403和时间预测单元404。其中，油压值段数据获取单元401连接油压平均变化率计算单元402，油压平均变化率计算单元402和临界地层压力确定单元403均与时间预测单元404连接。

具体地，油压值段数据获取单元401，设置为根据生产井的生产数据表，获取表中最新的呈递减状态的油压值段数据。

油压平均变化率计算单元402，设置为根据油压值段的始端压力值、末端压力值以及始末端的时间差，计算油压平均变化率。

临界地层压力确定单元403，设置为根据深度、实际跨度、原始地层压力、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定生产井钻遇溶洞的临界地层压力。

时间预测单元404，设置为根据原始地层压力、临界地层压力和油压平均变化率，预测缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

上述各模块中的操作的具体细化，可参见上面结合图1至图6对本发明方法的说明，在此不再详细赘述。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的方法，其特征在于，包括：

判断所述实际跨度是否大于或者等于所述临界跨度；

判断出所述实际跨度大于或者等于所述临界跨度时，确定所述生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件；以及

判断出所述实际跨度小于所述临界跨度时，执行以下步骤：

确定所述生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件；

根据所述深度、实际跨度、原始地层压力、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定所述生产井钻遇溶洞的临界地层压力；以及

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据确定所述临界跨度L_临界，其中D表示所述深度，P_i表示所述原始地层压力，ΔP表示所述地层压力变化量，h表示所述顶板厚度，R表示所述顶板极限抗弯强度，ρ_r表示所述顶板岩石密度，g表示重力加速度。

3.一种用于确定缝洞型油藏中生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的系统，其特征在于，包括：

坍塌事件第一确定模块，在所述判断模块判断出所述实际跨度大于或者等于所述临界跨度时，确定所述生产井钻遇溶洞发生了坍塌事件；

坍塌事件第二确定模块，在所述判断模块判断出所述实际跨度小于所述临界跨度时，确定所述生产井钻遇溶洞未发生坍塌事件；以及

时间预测模块，在所述判断模块判断出所述实际跨度小于所述临界跨度时，根据所述生产井的生产数据表，获取表中最新的呈递减状态的油压值段数据；根据所述油压值段的始端压力值、末端压力值以及始末端的时间差，计算油压平均变化率；根据所述深度、实际跨度、原始地层压力、顶板厚度、顶板极限抗弯强度和顶板岩石密度，确定所述生产井钻遇溶洞的临界地层压力；根据所述原始地层压力、所述临界地层压力和所述油压平均变化率，预测所述生产井钻遇溶洞发生坍塌事件的时间。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述临界跨度确定模块具体根据确定所述临界跨度L_临界，其中D表示所述深度，P_i表示所述原始地层压力，ΔP表示所述地层压力变化量，h表示所述顶板厚度，R表示所述顶板极限抗弯强度，ρ_r表示所述顶板岩石密度，g表示重力加速度。