CN112100796A - 防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置 - Google Patents

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CN112100796A CN201910525211.XA CN201910525211A CN112100796A CN 112100796 A CN112100796 A CN 112100796A CN 201910525211 A CN201910525211 A CN 201910525211A CN 112100796 A CN112100796 A CN 112100796A
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Abstract

本申请实施例提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置,该方法包括:根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布;根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布;根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布;根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计;本申请能够解决相关技术中页岩气井执行压裂操作时不能根据当前目标工区的页岩气储层的页岩层理、裂缝和断层进行有针对性的钻井井眼轨迹设计,进而导致井眼中的套管容易受损坏的技术问题。

Description

防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置
技术领域
本申请涉及页岩气开采技术领域,具体涉及一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置。
背景技术
随着我国页岩气开采技术的发展,在实际生产中,往往采用水力压裂法测量目标工区的绝对地应力,具体地,水力压裂法(hydrofracturing method)又称水压致裂法,是一种绝对地应力测量方法,测量时首先取一段基岩裸露的钻孔,用封隔器将上下两端密封起来,然后注入液体,加压直到孔壁破裂,并记录压力随时间的变化,用印模器或井下电视观测破裂方位,根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位,利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向;但是与此同时,由于水力压裂施工过程中会引发页岩气储层微地震事件,造成地层一定尺度的错动,地层错动所产生的剪切力直接作用在套管上,套管发生塑性变形导致套管发生破坏套管出现了不同程度的损坏,导致压裂施工成本和难度增加、降低压裂段数,造成单井产量低、井生命周期短等问题。
相关技术中通过提高套管的强度和固井质量等技术措施防止套管收到损坏,但由于不同目标工区的页岩气储层有着不同的页岩层理、裂缝和断层,在水力压裂施工过程中必然会引发页岩气储层微地震事件,从而导致套管发生塑性变形和损坏。
发明内容
针对现有技术中的问题,本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置,能够根据目标工区内的岩层物理特性,准确、快速和有效地确定目标工区中套管的受损风险,进而有针对性的优化钻井井眼的轨迹设计,规避高风险区域,降低套管的受损几率。
为解决上述技术问题,本申请提供以下技术方案:
第一方面,本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法,包括:
根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布;
根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布;
根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布;
根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
进一步地,所述方法还包括确定所述页岩地质信息的步骤:
根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据;
根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息,所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。
进一步地,所述方法还包括确定所述地应力信息的步骤:
根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小;
根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。
进一步地,所述根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布,包括:
根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息;
根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型;
根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息,通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布,其中,所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。
进一步地,所述根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布,包括:
对所述页岩地质信息进行地震参数分析,得到对应的滑动距离评估数据,其中,所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离;
对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布,其中,所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。
进一步地,所述根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布,包括:
对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理,得到对应的滑动风险等级;
对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理,得到对应的滑动受力等级;
根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险。
进一步地,所述根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险,包括:
依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级;
若是,则确定所述区域中套管的受损风险为第一受损风险;
若否,则确定所述区域中套管的受损风险为第二受损风险。
进一步地,在所述确定所述目标工区的套管受损风险分布之后,包括:
根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线,确定压力波动阈值;
判断当前压裂施工过程中的压力波动数据是否小于所述压力波动阈值,若是,则暂停当前压裂施工。
进一步地,在所述暂停当前压裂施工之后,包括:
根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟,重新确定所述目标工区的套管受损风险分布,根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域;
若当前压裂施工的位置处于所述高风险受损区域内,则停止当前压裂施工。
进一步地,所述根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计具体包括:
根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域;
设计目标工区内钻井井眼水平段的长度和方位位于所述低风险受损区域内。
第二方面,本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置,包括:
滑动风险确定模块,用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布;
滑动作用力分布确定模块,用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布;
受损风险确定模块,用于根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布;
轨迹设计模块,用于根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
进一步地,所述滑动风险确定模块包括:
地质体数据确定单元,用于根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据;
页岩地质信息确定单元,用于根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息,所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。
进一步地,所述滑动风险确定模块包括:
页岩地质信息分析单元,用于根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小;
地应力信息确定单元,用于根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。
进一步地,所述滑动风险确定模块包括:
历史信息获取单元,用于根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息;
评估模型确定单元,用于根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型;
滑动风险评估单元,用于根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息,通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布,其中,所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。
进一步地,所述滑动作用力分布确定模块包括:
地震分析单元,用于对所述页岩地质信息进行地震参数分析,得到对应的滑动距离评估数据,其中,所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离;
数值模拟单元,用于对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布,其中,所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。
进一步地,所述受损风险确定模块包括:
滑动风险等级确定单元,用于对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理,得到对应的滑动风险等级;
滑动受力等级确定单元,用于对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理,得到对应的滑动受力等级;
受损风险等级确定单元,用于根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险。
进一步地,所述受损风险等级确定单元包括:
等级区间判断子单元,用于依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级;
第一受损等级确定子单元,用于当判断所述滑动风险等级和所述滑动受力等级为套管受损风险最高的等级时,确定所述区域内套管的受损风险为第一受损风险;
第二受损等级确定子单元,用于当判断所述滑动风险等级和所述滑动受力等级不为套管受损风险最高的等级时,确定所述区域内套管的受损风险为第二受损风险。
进一步地,还包括:
波动阈值确定单元,用于根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线,确定压力波动阈值;
暂时施工单元,用于当判断当前压裂施工过程中的压力波动数据小于所述压力波动阈值时,暂停当前压裂施工。
进一步地,还包括:
风险分布更新单元,用于根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟,重新确定所述目标工区的套管受损风险分布,根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域;
施工停止单元,用于当当前位置处为高风险受损区域时,停止当前压裂施工。
进一步地,所述轨迹设计模块包括:
低风险受损区域确定单元,用于根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域;
长度和方位设计单元,用于设计目标工区内钻井井眼水平段的长度和方位位于所述低风险受损区域内。
第三方面,本申请提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现所述的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的步骤。
第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现所述的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的步骤。
由上述技术方案可知,本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置,通过采集得到的目标工区的测井数据和地震数据进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,再通过钻井数据构建对应的三维地应力场,进而得到地应力信息,以此得到页岩层理、裂缝和断层产生滑动的滑动风险分布,根据页岩层理、裂缝和断层的物理特性进行滑动模拟,确定其产生滑动时所能对套管产生的作用力大小,并以此确定套管的受损风险,在钻井井眼轨迹设计时,有针对性的规避高受损风险区域,以使钻井井眼轨迹设计更加合理,套管受损风险低,施工工程安全性和可靠性得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之一;
图2为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之二;
图3为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之三;
图4为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之四;
图5为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之五;
图6为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之六;
图7为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之七;
图8为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之八;
图9为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之九;
图10为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的流程示意图之十;
图11为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的框图示意图之一;
图12为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的框图示意图之二;
图13为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的框图示意图之三;
图14为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的框图示意图之四;
图15为本申请所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的框图示意图之五;
图16为本申请实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
考虑到相关技术中通过提高套管的强度和固井质量等技术措施防止套管收到损坏,但由于不同目标工区的页岩气储层有着不同的页岩层理、裂缝和断层,在水力压裂施工过程中必然会引发页岩气储层微地震事件,从而导致套管发生塑性变形和损坏的问题,本申请提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法及装置,通过采集得到的目标工区的测井数据和地震数据进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,再通过钻井数据构建对应的三维地应力场,进而得到地应力信息,以此得到页岩层理、裂缝和断层产生滑动的滑动风险分布,根据页岩层理、裂缝和断层的物理特性进行滑动模拟,确定其产生滑动时所能对套管产生的作用力大小,并以此确定套管的受损风险,在钻井井眼轨迹设计时,有针对性的规避高受损风险区域,以使钻井井眼轨迹设计更加合理,套管受损风险低,施工工程安全性和可靠性得到提高。
为了能够根据目标工区内的岩层物理特性,准确、快速和有效地确定目标工区中套管的受损风险,进而有针对性的优化钻井井眼的轨迹设计,规避高风险区域,降低套管的受损几率,本实施例提供一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法,参见图1,所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法具体包含有如下的步骤S101至步骤S104:
步骤S101:根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布。
可以理解的是,所述目标工区为能够进行钻井开发和下设套管的区域,可以通过现有的测井操作和地震波操作,获得所述目标工区内的测井数据和地震数据,进而获得页岩层理、裂缝和断层参数,得到页岩地质信息,页岩地质信息包括目标工区内不同位置处用于表征地质特性的地质体数据和页岩的层理、裂缝和断层参数等。优选的,可根据页岩地质信息构建目标工区的地质特征模型,以便于分析和计算。
优选地,所述地质特征模型可以为能够表征目标工区中指定三维坐标位置处的地质信息的三维地质特征模型,所述三维地质特征模型包括但不限于:页岩层理数据、裂缝数据和断层数据。地质特征模型也可以包含有用于进行模型运算的运算公式和运算逻辑步骤,本申请对于地质信息所包含的具体数据类型和获取地质信息的技术手段不做具体限定。
可以理解的是,可以通过现有的测井操作和钻井操作,获得所述目标工区内的测井数据和钻井数据,其中,所述测井数据包含有单井地应力数据,结合上述三维地质特征模型、该测井数据和该钻井数据,利用现有的数学近似方法(例如有限元分析法)对目标工区内真实的物理情况进行模拟,得到对应的地应力信息,例如通过有限元分析方法可以在形成的三维地质特征模型上得到目标工区的地应力信息,根据应力的大小形成直观的三维地应力场。
可以理解的是,通过上述钻井操作得到的钻井数据可以得知所述目标工区内页岩层理、裂缝和断层的地质力学条件,例如走向、倾角、组分和硬度,结合上述三维地应力场和对应坐标位置处的地质力学条件进行力学活动性分析,能够得到该坐标位置处页岩层理、裂缝和断层发生滑动的概率,进而得到目标工区不同位置处的页岩滑动概率,形成目标工区的滑动风险分布。
步骤S102:根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布。
可以理解的是,根据所述页岩地质信息中页岩层理、裂缝和断层的基本物理条件,例如大小、长度和滑动形态,可以通过现有的震源参数分析方法获取当目标工区内的页岩层理、裂缝和断层发生滑动时的滑动情况,例如滑动距离、滑动速度和滑动势能,所述震源参数分析方法通过小地震得到的震源参数携带了震源深度处应力场和介质性质变化的信息,监测这些参数的时空演化过程,可以达到监测强震孕育过程中孕震区应力场的目的,且准备下设的套管的材质可知,可以采用现有的滑动数值模拟运算方法对发生该滑动情况时相应位置处套管可能受到的作用力进行预估,进而确定该坐标位置处的地质信息与相应的套管的滑动受力的对应关系,具体地,所述滑动数值模拟运算方法依据层理、裂缝和断层长度大小和滑动形态进行有限元数值模拟运算,求得层理、裂缝和断层的滑动引起对套管的作用力大小。
步骤S103:根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布。
步骤S104:根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
可以理解的是,上述步骤中已知目标工区内各个坐标位置处的地质信息,通过分析地质信息与相应的套管的滑动受力的对应关系可得到目标工区的滑动作用力分布,再结合上述步骤中得到的各个坐标位置处产生滑动的概率,进而可以得到该坐标位置处的套管受损风险和由该受损风险组合而成的目标工区的套管受损风险分布。
从上述描述可知,本申请实施例提供的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法,能够通过采集得到的目标工区的测井数据和地震数据进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,再通过钻井数据构建对应的三维地应力场,进而得到地应力信息,以此得到页岩层理、裂缝和断层产生滑动的滑动风险分布,根据页岩层理、裂缝和断层的物理特性进行滑动模拟,确定其产生滑动时所能对套管产生的作用力大小,并以此确定套管的受损风险,在钻井井眼轨迹设计时,有针对性的规避高受损风险区域,以使钻井井眼轨迹设计更加合理,套管受损风险低,施工工程安全性和可靠性得到提高。
为了能够准确获取目标工区中页岩的层理、裂缝和断层等信息,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的一个优选的实施例中,还可以具体包含有利用地震数据、测井数据和岩心实验数据进而得到页岩地质信息的步骤,参见图2,具体包含有如下步骤S201至步骤S202:
步骤S201:根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据。
步骤S202:根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息,所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。
可以理解的是,可以通过现有的地震波测量技术采集目标工区的地震数据并进行处理,以获取目标工区的三维地质体模型,利用所述三维地质体模型,结合测井数据和岩心实验数据,获取目标工区的页岩的层理、裂缝和断层等参数,在本申请的其他实施例中,所述页岩地质信息还可以包含其他能够表征目标工区内页岩物理特性的参数,本申请对页岩地质信息的内容不作具体限定。
为了能够准确获取目标工区中的地应力信息,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的一实施例中,还可以具体包含有利用测井数据、钻井数据以及单井地应力数据等进而力学分析进而得到目标工区的地应力信息的步骤,参见图3,具体包含有如下步骤S301至步骤S302:
步骤S301:根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小。
步骤S302:根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。
可以理解的是,利用目标工区的测井数据和地震数据,获取目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层的三维地质特征模型,所述三维地质特征模型为能够表征目标工区内某一坐标位置处的页岩层理、裂缝和断层参数的三维的数据体,能够表征目标工区内各个坐标位置处的页岩层理、裂缝和断层参数,所述单井地应力数据包括但不限于:垂直应力、水平最大地应力、水平最小地应力、水平最大地应力方向和孔隙压力,基于所述三维地质特征模型,利用测井数据、钻井数据以及单井地应力数据,建立三维地应力模型,获取目标工区的三维地应力场。
为了能够准确获知目标工区内的地质情况,进而提高后续风险评估的精确度,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的一实施例中,还可以具体包含有根据页岩层理、裂缝和断层的物理力学特性构建数据模型,进而对滑动风险进行评估的步骤,参见图4,具体包含有如下步骤S401至步骤S403:
步骤S401:根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息。
步骤S402:根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型。
可以理解的是,可以通过现有地震波操作采集所述目标工区的地震数据并进行处理,获取该目标工区的三维地质体模型,利用所述三维地质体模型和通过测井操作采集得到的测井数据和通过钻井操作采集得到的岩心实验数据,获取该目标工区的页岩层理、裂缝和断层的地质力学条件,例如走向、倾角、组分和硬度,并进行力学活动性分析,进而获取目标工区的三维页岩层理、裂缝和断层的地质特征模型,即用于进行后续风险评估运算的所述滑动风险评估模型。
步骤S403:根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息,通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布,其中,所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。
可以理解的是,基于上述滑动风险评估模型,利用目标工区的三维地应力场,对目标工区的每个页岩层理、裂缝和断层进行相应的力学活动性分析,具体地,可以利用现有的滑动风险分析软件FSP(Fault Slip Potential,一款美国斯坦福大学研发的学术性软件,可以通过谷歌搜索得到),得到各个坐标位置处页岩层理、裂缝和断层发生滑动的概率,进而得到整个目标工区内所有坐标点对应的滑动概率组成的滑动风险评估分布图,具体地,上述滑动风险评估模型可以为现有的FSP软件中自身含有的数据模型。
为了能够准确获知目标工区内的套管收到的作用力大小,进而获得目标工区内套管的受损风险分布,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的一实施例中,还可以具体包含有根据地质信息进行地震参数分析进而得到滑动距离,并根据滑动距离模拟得到发送滑动时对套管的作用力的步骤,参见图5,具体包含有如下步骤S501至步骤S502:
步骤S501:对所述页岩地质信息进行地震参数分析,得到对应的滑动距离评估数据,其中,所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离。
可以理解的是,可以通过现有的震源参数分析方法并依据所述页岩地质信息中各个坐标位置处页岩层理、裂缝和断层的长度、大小和滑动形态,获取当该坐标位置处的页岩层理、裂缝和断层发生滑动时的滑动情况,例如滑动距离、滑动速度和滑动势能,在本申请的其他实施例中,所述滑动情况也可以为页岩层理、裂缝和断层在发生滑动时所能采集到的其他数据。
步骤S502:对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布,其中,所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。
可以理解的是,由于准备下设的套管的材质可知,可以采用现有的滑动模拟数值运算方法对发生该滑动情况时相应位置处套管可能受到的作用力进行预估,得到所述滑动受力评估数据,本申请对此处采用的滑动模拟方法和作用力计算方法不作具体限定。
为了能够准确获知目标工区内指定位置处的套管的受损风险,进而在钻井井眼轨迹设计时避开高风险区域,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的一实施例中,还可以具体包含有制定滑动风险等级和滑动受力等级,进而得到套管受损风险等级的步骤,参见图6,具体包含有如下步骤S601至步骤S603:
步骤S601:对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理,得到对应的滑动风险等级。
可以理解的是,所述滑动风险分级规则可以根据目标工区内的页岩层理、裂缝和断层发生滑动的概率数值大小进行等级划分,例如,特定坐标位置处发生滑动的概率小于30%,则设定滑动风险等级为低滑动等级,特定坐标位置处发生滑动的概率大于30%且小于80%,则设定滑动风险等级为中滑动等级,特定坐标位置处发生滑动的概率大于80%,则设定滑动风险等级为高滑动等级,预设滑动风险分级规则中的分级数量和对应的概率区间并不是本申请的保护重点,本申请在此处不做具体限定。
步骤S602:对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理,得到对应的滑动受力等级。
可以理解的是,所述滑动受力分级规则可以根据目标工区内的页岩层理、裂缝和断层发生滑动时对套管产生的作用力的数值大小进行等级划分,例如,特定坐标位置处套管所受到的作用力小于100N,则设定受力风险等级为低受力等级,特定坐标位置处套管所受到的作用力大于100N且小于300N,则设定受力风险等级为中受力等级,特定坐标位置处套管所受到的作用力大于300N,则设定受力风险等级为高受力等级,在本申请的其他一些实施例中,所述滑动受力分级规则也可以通过所述作用力的数值大小与套管自身材质的硬度大小的比例进行划分,预设滑动受力分级规则中的分级数量和对应的作用力区间并不是本申请的保护重点,本申请在此处不做具体限定。
步骤S603:根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险。
可以理解的是,所述套管受损风险确定规则可以依据上述步骤S601中的滑动风险等级和上述步骤S602中的滑动受力等级进行划分,具体地,可以根据所述滑动风险等级与所述滑动受力等级是否处于同一等级区间内,进而确定套管受损风险,也可以为所述滑动风险等级预先设定第一权重,为所述滑动受力等级预先设定第二权重,根据经过加权处理后的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级之和,与预设套管受损风险等级划分区间进行对比,进而确定该套管的受损风险等级,在本申请的其他一些实施例中,所述套管受损风险确定规则也可以为其他能够正确区分套管受损可能性大小的规则,本申请在此处不作具体限定。
为了能够结合滑动风险和滑动受力,对目标工区中某一坐标位置处的套管受损风险进行综合评判,还包含有根据所述滑动风险等级和所述滑动受力等级来指定套管受损风险确定规则的步骤,参见图7,具体包含有如下的步骤S701至步骤S703:
步骤S701:依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级。
步骤S702:若是,则确定所述区域中套管的受损风险为第一受损风险。
步骤S703:若否,则确定所述区域中套管的受损风险为第二受损风险。
在一种举例中,当所述滑动风险等级为80级,且对应的第一权重为40%,则在所述套管受损风险确定规则中该滑动风险等级对应的得分为80乘以0.4,得到32分,同样,当所述滑动受力等级为50级,且对应的第一权重为60%,则在所述套管受损风险确定规则中该滑动受力等级对应的得分为50乘以0.6,得到30分,综上,所述套管受损风险确定规则的最终得分为62分,可以通过预先设计好的套管受损风险等级划分区间与最终得分进行对比,例如在划分区间中60-80分为中等风险,则可确定该坐标位置处的套管受损风险为中等。
在另种一举例中,当所述滑动风险等级为高滑动等级,且所述滑动受力等级也为高受力等级,由于所述高滑动等级与所述高受力等级都属于套管受损风险最高的等级,则可以设定该坐标位置处的套管受损风险为极高,进而得到所述第一受损风险,并可以在相应的信息展示图中标红展示;当所述滑动风险等级为低滑动等级,同时所述滑动受力等级为低受力等级,由于所述低滑动等级与所述低受力等级并不是套管受损风险最高的等级,则可设定该坐标位置处的套管受损风险为中等,进而得到所述第二受损风险,并可以在相应的信息展示图中标黄展示。套管受损风险确定规则中的分级数量、分级依据和结果展示形式并不是本申请的保护重点,本申请在此处不做具体限定。
为了能够在压裂施工的过程中及时暂停可能发生危险的压裂操作,以确保套管的安全性,还包含有根据历史的压裂波动数据对当前压裂操作的安全性进行初步判断的步骤,参见图8,具体包含有如下的步骤S801至步骤S802:
步骤S801:根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线,确定压力波动阈值。
步骤S802:判断当前压裂施工过程中的压力波动数据是否小于所述压力波动阈值,若是,则暂停当前压裂施工。
可以理解的是,利用以往压裂施工压力波动曲线,通过统计分析出正常的压力波动范围,并设定为正常的压力波动门槛值,所述的门槛值,在压裂施工中,将施工压力波动与正常的压力波动门槛值比较,以确定压裂液是否通过井壁通道、裂缝或层理进入潜在的高风险层理、裂缝和断层。
为了能够在压裂施工出现异常压力波动导致暂停后,进一步的对套管的受损风险进行实时的评估,以确保套管的安全性,还包含有根据最近的地震波数据重新对风险进行评估的步骤,参见图9,具体包含有如下的步骤S901至步骤S902:
步骤S901:根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟,重新确定所述目标工区的套管受损风险分布,根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域。
步骤S902:若当前压裂施工的位置处于所述高风险受损区域内,则停止当前压裂施工。
可以理解的是,压裂施工压力波动曲线若小于正常的压力波动范围,且离压裂施工段周围出现强烈的微地震信号,应及时停止压裂施工,结合页岩层理、裂缝和断层滑动的风险评估分布图并实时进行风险评估,若风险评估处于高中风险区域,应停止压裂施工,若风险评估处于低风险区域,可继续压裂施工。
为了能够根据目标工区内套管的受损风险分布,指导钻井井眼的轨迹设计,以避开高风险的区域,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的一实施例中,参见图10,还具体包含有如下步骤S1001至S1002:
步骤S1001:根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域。
步骤S1002:设计目标工区内钻井井眼水平段的长度和方位位于所述低风险受损区域内。
可以理解的是,可以将上述步骤中得到的套管受损风险与初步设计时选定的钻井轨迹中各个坐标位置处对应的设置的基准风险进行数值比较,如果该坐标位置处的受损风险大于对应的基准风险,则表明该坐标位置不适宜进行套管,需要相关人员对钻井井眼的轨迹设计进行优化,例如对钻井井眼的水平段长度和方位进行调整,以避开该区域,降低套管的受损风险,确保整体施工过程的安全性和可靠性。
为了能够根据目标工区内的岩层物理特性,准确、快速和有效地确定目标工区中套管的受损风险,进而有针对性的优化钻井井眼的轨迹设计,规避高风险区域,降低套管的受损几率,本申请提供一种用于实现所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的全部或部分内容的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的实施例,参见图11,所述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置具体包含有如下内容:
滑动风险确定模块10,用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布。
滑动作用力分布确定模块20,用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布。
受损风险确定模块30,用于根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布。
轨迹设计模块40,用于根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
从上述描述可知,本申请实施例提供的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置,能够通过采集得到的目标工区的测井数据和地震数据进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,再通过钻井数据构建对应的三维地应力场,进而得到地应力信息,以此得到页岩层理、裂缝和断层产生滑动的滑动风险分布,根据页岩层理、裂缝和断层的物理特性进行滑动模拟,确定其产生滑动时所能对套管产生的作用力大小,并以此确定套管的受损风险,在钻井井眼轨迹设计时,有针对性的规避高受损风险区域,以使钻井井眼轨迹设计更加合理,套管受损风险低,施工工程安全性和可靠性得到提高。
为了能够准确获取目标工区中页岩的层理、裂缝和断层等信息,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,参见图12,所述滑动风险确定模块10包括:
地质体数据确定单元11,用于根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据。
页岩地质信息确定单元12,用于根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息,所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。
为了能够准确获取目标工区中的地应力信息,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,参见图12,所述滑动风险确定模块10包括:
页岩地质信息分析单元13,用于根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小。
地应力信息确定单元14,用于根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。
为了能够准确获知目标工区内的地质情况,进而提高后续风险评估的精确度,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,参见图12,所述滑动风险确定模块10包括:
历史信息获取单元15,用于根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息。
评估模型确定单元16,用于根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型。
滑动风险评估单元17,用于根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息,通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布,其中,所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。
为了能够准确获知目标工区内的套管收到的作用力大小,进而获得目标工区内套管的受损风险分布,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,参见图13,所述滑动作用力分布确定模块20包括:
地震分析单元21,用于对所述页岩地质信息进行地震参数分析,得到对应的滑动距离评估数据,其中,所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离。
数值模拟单元22,用于对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布,其中,所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。
为了能够准确获知目标工区内指定位置处的套管的受损风险,进而在钻井井眼轨迹设计时避开高风险区域,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,参见图14,所述受损风险确定模块30包括:
滑动风险等级确定单元31,用于对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理,得到对应的滑动风险等级。
滑动受力等级确定单元32,用于对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理,得到对应的滑动受力等级。
受损风险等级确定单元33,用于根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险。
为了能够结合滑动风险和滑动受力,对目标工区中某一坐标位置处的套管受损风险进行综合评判,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,参见图14,所述受损风险等级确定单元33包括:
等级区间判断子单元331,用于依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级。
第一受损等级确定子单元332,用于当判断所述滑动风险等级和所述滑动受力等级为套管受损风险最高的等级时,确定所述区域内套管的受损风险为第一受损风险。
第二受损等级确定子单元333,用于当判断所述滑动风险等级和所述滑动受力等级不为套管受损风险最高的等级时,确定所述区域内套管的受损风险为第二受损风险。
为了能够在压裂施工的过程中及时暂停可能发生危险的压裂操作,以确保套管的安全性,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,还包括:
波动阈值确定单元51,用于根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线,确定压力波动阈值。
暂时施工单元52,用于当判断当前压裂施工过程中的压力波动数据小于所述压力波动阈值时,暂停当前压裂施工。
为了能够在压裂施工出现异常压力波动导致暂停后,进一步的对套管的受损风险进行实时的评估,以确保套管的安全性,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,还包括:
风险分布更新单元53,用于根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟,重新确定所述目标工区的套管受损风险分布,根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域。
施工停止单元54,用于当当前位置处为高风险受损区域时,停止当前压裂施工。
为了能够根据目标工区内套管的受损风险分布,指导钻井井眼的轨迹设计,以避开高风险的区域,在本申请的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置的一实施例中,参见图15,所述轨迹设计模块40包括:
低风险受损区域确定单元41,用于根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域。
长度和方位设计单元42,用于设计目标工区内钻井井眼水平段的长度和方位位于所述低风险受损区域内。
为了更进一步说明本方案,本申请还提供一种应用上述防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置实现防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的具体应用实例,具体包含有如下内容:
(A)利用目标工区的测井数据和地震数据,获取目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层的三维地质特征模型;
(B)基于所述三维地质特征模型,利用测井数据和钻井数据,建立三维地应力模型,获取目标工区的三维地应力场;
(C)利用页岩层理、裂缝和断层滑动的地质力学条件,结合目标工区的三维地应力场,获取目标工区的页岩层理、裂缝和断层滑动的风险评估分布图;
(D)依据层理、裂缝和断层长度大小和滑动形态的数值模拟,获取层理、裂缝和断层滑动引起的套管作用力的大小;
(E)根据层理、裂缝、断层滑动风险评估分布图和滑动引起的套管作用力的大小,评价出页岩各个层理、裂缝和断层滑动的高中低风险评估程度,在钻井井眼轨迹设计中,优化井眼水平段长度和方位,避开高风险层理、裂缝和断层;
(F)在压裂施工时,分析施工压力波动曲线,设定正常的压力波动门槛值,并将施工压力波动与正常的压力波动门槛值比较,确定压裂液是否通过井壁通道、裂缝或层理进入潜在的高风险层理、裂缝和断层;
(G)在压裂施工时,密切关注微地震监控,并基于微地震数据变化,结合页岩层理、裂缝和断层滑动的风险评估分布图并实时进行风险评估,避免因页岩层理、裂缝和断层滑动造成对套管的损害。
优选地,步骤(A)可包括:
(A1)对目标工区的地震数据进行处理,以获取目标工区的三维地质体模型;
(A2)利用所述的三维地质体模型,结合测井数据和岩心实验数据,获取目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数;
(A3)利用所述的页岩层理、裂缝和断层参数,加载到目标工区的三维地质体模型中,获取目标工区的三维页岩层理、裂缝和断层地质特征模型。
优选地,步骤(B)可包括:
(B1)基于所述的三维地质特征模型,利用测井数据、钻井数据和蚂蚁追踪技术,进一步刻画目标工区的页岩层理、裂缝和断层位置和大小;
(B2)基于单井地应力数据、三维地质特征模型和页岩层理、裂缝、断层位置及大小,利用有限元方法,获取目标工区的三维地应力场。
优选地,步骤(C)可包括:
(C1)对已钻井的测井和钻井数据分析,获取已钻井的地应力、页岩层理、裂缝和断层的走向、倾角等数据,并对已钻井的井页岩层理、裂缝和断层的力学活动性进行分析,获取风险评估模型;
(C2)基于风险评估模型,利用目标工区的三维地应力场,对目标工区的每个页岩层理、裂缝和断层进行相应的力学活动性分析,获取目标工区的页岩层理、裂缝和断层的风险评估分布图。
优选地,步骤(D)可包括:
(D1)将目标工区的页岩层理、裂缝和断层长度大小和滑动形态的进行震源参数分析,获取层理、裂缝和断层所产生滑移距离;
(D2)基于所述的层理、裂缝和断层所产生滑移距离,利用数值模拟,获取目标工区的页岩层理、裂缝和断层滑动引起的套管作用力的大小。
优选地,步骤(E)可包括:
(E1)依据页岩层理、裂缝和断层的风险评估分布图,可将目标工区的页岩各个层理、裂缝和断层滑动分成高、中、低等级;
(E2)依据页岩层理、裂缝和断层滑动引起的套管作用力的大小,评价出对套管损害风险程度;
(E3)最后根据页岩层理、裂缝和断层的风险评估和对套管损害风险程度,在设计和施工中,避开高风险层理、裂缝和断层。
优选地,步骤(F)可包括:
(F1)利用以往压裂施工压力波动曲线,通过统计分析出正常的压力波动范围,并设定为正常的压力波动门槛值;
(F2)基于所述的门槛值,在压裂施工中,将施工压力波动与正常的压力波动门槛值比较,以确定压裂液是否通过井壁通道、裂缝或层理进入潜在的高风险层理、裂缝和断层。
优选地,步骤(G)可包括:
(G1)压裂施工压力波动曲线若小于正常的压力波动范围,且离压裂施工段周围出现强烈的微地震信号,应及时停止压裂施工;
(G2)结合页岩层理、裂缝和断层滑动的风险评估分布图并实时进行风险评估,若风险评估处于高中风险区域,应停止压裂施工,若风险评估处于低风险区域,可继续压裂施工。
在根据本发明示例性实施例的一种防止页岩气井压裂时套管损害的方法中,能够有效的表征目标工区的层理、裂缝和断层所产生滑移风险评估,可以指导技术人员进行井眼轨迹优化设计,压裂施工更加合理安全,以降低套管损害发生的机率。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的基于用户访问行为的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式,参见图16,所述电子设备具体包括如下内容:
处理器(processor)601、存储器(memory)602、通信接口(CommunicationsInterface)603和总线604。
其中,所述处理器601、存储器602、通信接口603通过所述总线604完成相互间的通信;所述通信接口603用于实现基于用户访问行为的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定系统、在线业务系统、客户端设备以及其他参与机构之间的信息传输。
所述处理器601用于调用所述存储器602中的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的基于用户访问行为的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法中的全部步骤,例如,所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤:
步骤S101:根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布。
步骤S102:根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布。
步骤S103:根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布。
步骤S104:根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
从上述描述可知,本申请实施例提供的电子设备,能够通过采集得到的目标工区的测井数据和地震数据进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,再通过钻井数据构建对应的三维地应力场,进而得到地应力信息,以此得到页岩层理、裂缝和断层产生滑动的滑动风险分布,根据页岩层理、裂缝和断层的物理特性进行滑动模拟,确定其产生滑动时所能对套管产生的作用力大小,并以此确定套管的受损风险,在钻井井眼轨迹设计时,有针对性的规避高受损风险区域,以使钻井井眼轨迹设计更加合理,套管受损风险低,施工工程安全性和可靠性得到提高。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的全部步骤,例如,所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤:
步骤S101:根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布。
步骤S102:根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布。
步骤S103:根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布。
步骤S104:根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
从上述描述可知,本申请实施例提供的计算机可读存储介质,能够通过采集得到的目标工区的测井数据和地震数据进而得到目标工区的页岩层理、裂缝和断层参数,再通过钻井数据构建对应的三维地应力场,进而得到地应力信息,以此得到页岩层理、裂缝和断层产生滑动的滑动风险分布,根据页岩层理、裂缝和断层的物理特性进行滑动模拟,确定其产生滑动时所能对套管产生的作用力大小,并以此确定套管的受损风险,在钻井井眼轨迹设计时,有针对性的规避高受损风险区域,以使钻井井眼轨迹设计更加合理,套管受损风险低,施工工程安全性和可靠性得到提高。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于硬件+程序类实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时,可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白,本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此,本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
本说明书实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述,例如程序模块。一般地,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施例,在这些分布式计算环境中,由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本说明书的实施例而已,并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说,本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims (22)

1.一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述方法包括:
根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布;
根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布;
根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布;
根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
2.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述方法还包括确定所述页岩地质信息的步骤:
根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据;
根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息,所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。
3.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述方法还包括确定所述地应力信息的步骤:
根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小;
根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。
4.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布,包括:
根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息;
根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型;
根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息,通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布,其中,所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。
5.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述根据所述页岩地质信息进行震源参数分析和数值模拟,得到所述目标工区的滑动作用力分布,包括:
对所述页岩地质信息进行地震参数分析,得到对应的滑动距离评估数据,其中,所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离;
对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布,其中,所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。
6.根据权利要求5所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布,包括:
对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理,得到对应的滑动风险等级;
对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理,得到对应的滑动受力等级;
根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险。
7.根据权利要求6所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述根据套管受损风险确定规则和所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险,包括:
依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级;
若是,则确定所述区域中套管的受损风险为第一受损风险;
若否,则确定所述区域中套管的受损风险为第二受损风险。
8.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,在所述确定所述目标工区的套管受损风险分布之后,所述方法还包括:
根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线,确定压力波动阈值;
判断当前压裂施工过程中的压力波动数据是否小于所述压力波动阈值,若是,则暂停当前压裂施工。
9.根据权利要求8所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,在所述暂停当前压裂施工之后,所述方法还包括:
根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟,重新确定所述目标工区的套管受损风险分布,根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域,根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域;
若当前压裂施工的位置处于所述高风险受损区域内,则停止当前压裂施工。
10.根据权利要求1所述的钻井轨迹确定方法,其特征在于,所述根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计具体包括:
根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域;
设计目标工区内钻井井眼水平段的长度和方位位于所述低风险受损区域内。
11.一种防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定装置,其特征在于,包括:
滑动风险确定模块,用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布;
滑动作用力分布确定模块,用于根据目标工区的页岩地质信息和地应力信息,确定目标工区的滑动风险分布;
受损风险确定模块,用于根据所述滑动风险分布和所述滑动作用力分布,确定所述目标工区的套管受损风险分布;
轨迹设计模块,用于根据所述套管受损风险分布对所述目标工区的钻井井眼进行轨迹设计。
12.根据权利要求11所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,所述滑动风险确定模块包括:
地质体数据确定单元,用于根据目标工区的地震数据得到所述目标工区的地质体数据;
页岩地质信息确定单元,用于根据所述地质体数据、测井数据和岩心实验数据得到所述目标工区的页岩地质信息,所述页岩地质信息包括页岩的层理、裂缝和断层的参数。
13.根据权利要求11所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,所述滑动风险确定模块包括:
页岩地质信息分析单元,用于根据测井数据、钻井数据和所述页岩地质信息确定所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小;
地应力信息确定单元,用于根据所述页岩地质信息、所述页岩的层理、裂缝和断层的位置和大小以及单井地应力数据通过有限元分析得到所述目标工区的地应力信息。
14.根据权利要求11所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,所述滑动风险确定模块包括:
历史信息获取单元,用于根据历史钻井过程中的测井数据和钻井数据得到历史钻井过程中的地应力信息和页岩地质信息;
评估模型确定单元,用于根据所述地应力信息和页岩地质信息通过力学活动性分析得到滑动风险评估模型;
滑动风险评估单元,用于根据所述滑动风险评估模型和目标工区的所述地应力信息,通过力学活动性分析得到所述目标工区的滑动风险分布,其中,所述滑动风险分布包括该目标工区内各位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动的概率。
15.根据权利要求11所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,所述滑动作用力分布确定模块包括:
地震分析单元,用于对所述页岩地质信息进行地震参数分析,得到对应的滑动距离评估数据,其中,所述滑动距离评估数据为该目标工区内相应位置处页岩层理、裂缝和断层产生滑动时的滑动距离;
数值模拟单元,用于对所述滑动距离评估数据通过数值模拟得到所述目标工区内套管的滑动作用力分布,其中,所述滑动作用力分布包含有该目标工区内相应位置处由页岩层理、裂缝和断层在滑动时产生的对套管的作用力的滑动评估数据。
16.根据权利要求15所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,所述受损风险确定模块包括:
滑动风险等级确定单元,用于对所述滑动风险评估数据按照预设滑动风险分级规则进行风险分级处理,得到对应的滑动风险等级;
滑动受力等级确定单元,用于对所述滑动受力评估数据按照预设滑动受力分级规则进行受力分级处理,得到对应的滑动受力等级;
受损风险等级确定单元,用于根据预设套管受损风险确定规则、所述滑动风险等级和所述滑动受力等级,确定所述套管的受损风险。
17.根据权利要求16所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,所述受损风险等级确定单元包括:
等级区间判断子单元,用于依次判断目标工区中各区域的所述滑动风险等级和所述滑动受力等级是否为套管受损风险最高的等级;
第一受损等级确定子单元,用于当判断所述滑动风险等级和所述滑动受力等级为套管受损风险最高的等级时,确定所述区域内套管的受损风险为第一受损风险;
第二受损等级确定子单元,用于当判断所述滑动风险等级和所述滑动受力等级不为套管受损风险最高的等级时,确定所述区域内套管的受损风险为第二受损风险。
18.根据权利要求11所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,还包括:
波动阈值确定单元,用于根据历史压裂施工过程中得到的压力波动曲线,确定压力波动阈值;
暂时施工单元,用于当判断当前压裂施工过程中的压力波动数据小于所述压力波动阈值时,暂停当前压裂施工。
19.根据权利要求18所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,还包括:
风险分布更新单元,用于根据当前页岩地质信息再次进行震源参数分析和数值模拟,重新确定所述目标工区的套管受损风险分布,根据所述套管受损风险分布确定目标工区内高于预设基准风险的高风险受损区域;
施工停止单元,用于当当前位置处为高风险受损区域时,停止当前压裂施工。
20.根据权利要求11所述的钻井轨迹确定装置,其特征在于,所述轨迹设计模块包括:
低风险受损区域确定单元,用于根据所述套管受损风险分布确定目标工区中套管受损风险低于预设基准风险的低风险受损区域;
停止施工单元,用于当当前压裂施工的位置处于高风险受损区域内时,停止当前压裂施工。
21.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至10任一项所述的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的步骤。
22.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至10任一项所述的防止页岩气井中套管受损的钻井轨迹确定方法的步骤。
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