CN111927445A - 基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及随钻地层压力计算方法技术领域，是一种基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法，其先根据随钻岩矿数据计算随钻地层的岩石密度、泥质含量、垂向有效应力、声波速度和孔隙度，再利用计算得到的各项参数计算随钻地层压力。本发明所述获取随钻地层压力的方法利用连续、及时的获取的随钻岩矿分析数据，结合测井不受欠压实成因限制的解释方法，建立了多种压力成因机制下的地层压力计算方法，且本发明所述获取随钻地层压力的方法计算的随钻地层压力与测井解释地层压力相关性极高，满足了现场对地层压力的评价，进而可以指导钻井液密度的使用，开展地层压力风险预警。
Description
技术领域
本发明涉及随钻地层压力计算方法技术领域，是一种基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法。
背景技术
国内有关随钻地层压力的解释方法，主要基于测井数据或综合录井数据，尤其是地层压力成因复杂地区，还没有使用随钻岩矿数据计算随钻地层压力的方法或成果。
准噶尔盆地南缘地区地质条件复杂，经历了多期构造运动。钻探难度大，且随钻测井费用较高，近年来部署的井，均未开展随钻测井。目前应用测井资料对地层压力进行的评价通常采用的是钻后电缆测井资料,但是钻后评价无法实时指导钻井工作的进行、保证施工安全。
申请号为2018109242273的中国专利申请文献提供了一种基于综合录井参数的随钻压力预测方法，该方法通过获取目标井的第一综合录井参数,根据所述第一综合录井参数和压力预测模型,预测所述目标井中对应深度的地层的压力系数。其中,压力预测模型是基于已钻井的压力系数及第二综合录井参数,结合DNN模型训练得到,已钻井与目标井的地质情况相当。由于综合录井参数数据量大的特点,根据已钻井的压力系数及第二综合录井参数训练得到的压力预测模型的预测准确度较高；又由于已钻井与目标井的地质情况相当,因此,可根据该压力预测模型和目标井对应的第一综合录井参数,精确预测目标井中对应深度的地层的压力系数。
而上述基于综合录井参数的随钻压力预测方法，无法从地层压力的成因出发对地层压力进行针对性计算。
樊洪海(《异常地层压力分析方法与应用》，201603)在一书中指出声波在地层中的传播速度与孔隙度及垂直有效应力有明显的关系，尤其是泥岩地层更是如此。目前绝大多数测井资料评价地层压力的方法都是声波测井。而且补偿声波测井减少了井径变化的影响，提高了声波测井资料的精度。
邢培俊等人(邢培俊等.利用测井资料确定粘土矿物的方法对比.中国石油大学学报(自然科学版)2008，第32卷第2期，53-57)利用蒙脱石、伊利石等粘土矿物在声波等测井资料上的差异，建立了声波等测井资料与粘土矿物的关系。
发明内容
本发明提供了一种基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有随钻压力预测方法无法从地层压力的成因机制出发以获取随钻地层压力的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法，包括：
采用公式(1)计算声波时差，
公式(1)中：
FAC为声波时差，μs/ft，
RIS为随钻伊/蒙混层相对含量，
b0、b1、b2、b3为与伊/蒙混层相关的系数；
采用公式(2)计算声波速度，
vp＝1/FAC (2)
公式(2)中：
vp为声波速度，km/s；
采用公式(3)计算岩石密度，采用公式(4)计算泥质含量，采用公式(5)计算垂向有效应力，
Vsh＝RIS+RM+RK+RI (4)
公式(3)至(5)中：
ρ为岩石密度，kg/m3,
vp为声波速度，km/s，
Vsh为泥质含量，％，
σev -为垂向有效应力，MPa，
pe为地层压力，MPa，
h为井深，
g为重力加速度，
RQ、RIS、RA、RM、RK、RI、RD、RC、RAN、RR、RB、RCU、RN分别为石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的相对含量，
DQ、DIS、DA、DM、DK、DI、DD、DC、DAN、DR、DB、DCU、DO分别为石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的标准密度；
采用公式(6)计算地层压力，
公式(6)中：
ρ为岩石密度，kg/m3,
vp为声波速度，km/s
Vsh为泥质含量，％，
σev -为垂向有效应力，MPa，
pe为地层压力，MPa，
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述公式(3)中，石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的相对含量采用现有X-衍射全岩分析对随钻采集的岩屑进行矿物含量分析而获得。
本发明所述获取随钻地层压力的方法利用连续、及时的获取的随钻岩矿分析数据，结合测井不受欠压实成因限制的解释方法，建立了多种压力成因机制下的地层压力计算方法，且本发明所述获取随钻地层压力的方法计算的随钻地层压力与测井解释地层压力相关性高达93.5％，满足了现场对地层压力的评价，进而可以指导钻井液密度的使用，开展地层压力风险预警。
附图说明
附图1为本发明所述方法的主要流程。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1所示，该基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法，包括：
采用公式(1)计算声波时差，
公式(1)中：
FAC为声波时差，μs/ft，
RIS为随钻伊/蒙混层相对含量，
b0、b1、b2、b3为与伊/蒙混层相关的系数；
采用公式(2)计算声波速度，
vp＝1/FAC (2)
公式(2)中：
vp为声波速度，km/s；
采用公式(3)计算岩石密度，采用公式(4)计算泥质含量，采用公式(5)计算垂向有效应力，
Vsh＝RIS+RM+RK+RI (4)
公式(3)至(5)中：
ρ为岩石密度，kg/m3,
vp为声波速度，km/s，
Vsh为泥质含量，％，
σev -为垂向有效应力，MPa，
pe为地层压力，MPa，
h为井深，
g为重力加速度，
RQ、RIS、RA、RM、RK、RI、RD、RC、RAN、RR、RB、RCU、RN分别为石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的相对含量，
DQ、DIS、DA、DM、DK、DI、DD、DC、DAN、DR、DB、DCU、DO分别为石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的标准密度；
采用公式(6)计算地层压力，
公式(6)中：
ρ为岩石密度，kg/m3,
vp为声波速度，km/s，
Vsh为泥质含量，％，
σev -为垂向有效应力，MPa，
pe为地层压力，MPa，
蒙脱石的晶体结构是以水合阳离子及水分子作为层间物的2:1型黏土矿物。在埋藏后，随压力的增加，层间水将逐渐被释放出来，造成层间塌陷，形成伊利石/蒙脱石混层(伊/蒙混层)，进而逐渐向伊利石转化。伊利石/蒙脱石混层是蒙脱石向伊利石转化的中间产物。在压力等多种因素的影响下，由层间水移出而导致的层间塌陷，使得蒙脱石晶体结构中形成少量伊利石的结构层，它们杂乱或有规律分布于蒙脱石结构层之间。在转化作用早期，伊/蒙混层中的伊利石层含量较少，在蒙脱石层之间无规律分布；随转化作用的增强，伊利石层的相对含量逐渐升高，分布逐步有规律，最终蒙脱石层消失，伊/蒙混层转化为伊利石。但这个反应过程受压力的影响，甚至会因超压而停止。因此可以依据伊蒙混层的相对含量变化，建立岩矿数据与地层压力的关系。
本发明所述获取随钻地层压力的方法中，有两个关键点：
关键点一：通过公式(1)获取随钻声波时差数据，将多口水平井的测井声波时差数据与通过公式(1)获取的随钻声波时差数据验证对比，表明采用公式(1)计算声波时差的精度达到90％以上。
关键点二：通过公式(2)至(5)分别求取各项参数(vp、ρ、Vsh、σev -、
)，再利用公式(6)计算随钻地层压力(pe)数据，通过与测井数据计算的随钻地层压力数据的验证对比，表明采用本发明所述获取随钻地层压力的方法的计算精度达到90％以上。
采用本发明所述获取随钻地层压力的方法计算的随钻地层压力与测井解释地层压力相关性高达93.5％，满足了现场对地层压力的评价，进而可以指导钻井液密度的使用，开展地层压力风险预警。
本发明所述获取随钻地层压力的方法利用连续、及时的获取的随钻岩矿分析数据，结合测井不受欠压实成因限制的解释方法(公式6)，建立了多种压力成因机制下的地层压力计算方法，即本发明所述获取随钻地层压力的方法计是一种不受欠压实成因限制的随钻地层压力获取方法。
公式6为适合准噶尔盆地南缘高泉背斜的地层压力测井多参数模型。
公式(3)中，石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的相对含量可采用现有X-衍射全岩分析(XRD)技术对随钻采集的岩屑进行矿物含量分析而获得。
这里所述的其他矿物为随钻采集的岩屑中，除了石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石以外的其他矿物。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (2)
1.一种基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法，其特征在于包括：
采用公式(1)计算声波时差，
公式(1)中：
FAC为声波时差，μs/ft，
RIS为随钻伊/蒙混层相对含量，
b0、b1、b2、b3为与伊/蒙混层相关的系数；
采用公式(2)计算声波速度，
vp＝1/FAC (2)
公式(2)中：
vp为声波速度，km/s；
采用公式(3)计算岩石密度，采用公式(4)计算泥质含量，采用公式(5)计算垂向有
Vsh＝RIS+RM+RK+RI (4)
公式(3)至(5)中：
ρ为岩石密度，kg/m3,
vp为声波速度，km/s，
Vsh为泥质含量，％，
σev为垂向有效应力，MPa，
pe为地层压力，MPa，
h为井深，
g为重力加速度，
RQ、RIS、RA、RM、RK、RI、RD、RC、RAN、RR、RB、RCU、RN分别为石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的相对含量，
DQ、DIS、DA、DM、DK、DI、DD、DC、DAN、DR、DB、DCU、DO分别为石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的标准密度；
采用公式(6)计算地层压力，
公式(6)中：
ρ为岩石密度，kg/m3,
vp为声波速度，km/s
Vsh为泥质含量，％，
σev为垂向有效应力，MPa，
pe为地层压力，MPa，
2.根据权利要求1所述基于随钻岩矿数据拟合测井参数获取随钻地层压力的方法，其特征在于公式(3)中，石英、伊/蒙混层、斜长石、蒙脱石、高岭土、伊利石、白云石、方解石、硬石膏、石盐、重晶石、方沸石及其他矿物的相对含量采用现有X-衍射全岩分析对随钻采集的岩屑进行矿物含量分析而获得。
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