基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法及装置与流程

1.本发明涉及油气钻井工艺技术领域，涉及一种基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法。


背景技术：

2.我国是一个天然气储备大国，也是一个天然气能源消耗大国，特别是西气东输一线、二线等大型长输管道的建设，天然气消费快速增长。我国需要进口以及储备大量天然气能源。目前天然气的存储方式主要有气态存储和液态存储两种方式，其中前者包括地面储罐储存、管道储存和地下储气罐储存等。地面储气只能作为消除昼夜用气不均衡性的措施，并且其成本高操作复杂不利于长期存储。要解决季节用气不均衡性问题以及长时间进行储气，根本办法是建造地下储气库。我国建库类型以气藏型储气库为主，主要在枯竭油气田基础上改建而成，目前一些待建库以及待选建库区还存在一些复杂废弃老井需要优先处理，比如吉林及大港等建库区还存在部分老井气层段未下套管封固，裸眼井段钻穿了气藏上部盖层，损害了盖层密封性，这些井能否有效处理关系到储气库的建库可行性。
3.这些裸眼井要进行处理，需要将原井眼重新钻开，然后进行封堵，在钻井施工过程中如何准确判断所钻井眼的轨迹是旧井的轨迹至关重要。现有技术中亟需一种能够用于老井新钻井眼轨迹识别提供切实可行的技术方法。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法及装置。
5.为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法，包括如下步骤：
6.步骤1、进行地层岩石抗钻特性实验测试，测定相关参数；
7.步骤2、分别获得可钻性级值测定条件下的岩石破碎比功；
8.步骤3、根据测井数据、可钻性级值和破碎比功建立三者的函数关系；
9.步骤4、利用测井数据计算地层岩石破碎比功剖面曲线；
10.步骤5、根据实钻资料中的钻压、转速、钻时、钻头直径等信息直接推导获得实钻破碎比功计算模型并获得剖面曲线；
11.步骤6、根据两种破碎比功计算模型所获得的剖面曲线进行关联性分析；
12.步骤7、对“地层岩石抗钻强度测试与破碎比功剖面分析”方法进行检验；
13.步骤8、利用相似性原理，通过曲线提取相似性指标参数，进而判断钻井轨迹的符合程度。
14.进一步，步骤1中，所述的相关参数包括抗压强度、可钻性级值。
15.进一步，步骤6中，所述的两种破碎比功计算模型具体为：
16.①
基于实钻数据计算地层岩石破碎比功的模型表示为：
[0017][0018]
其中：
[0019]id-基于实钻数据计算的破碎比功；
[0020]
c-常数；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
t-钻进时间，min/m；
[0021]
p-钻压，kn；
ꢀꢀꢀꢀꢀdh-钻头直径，mm；
[0022]
n-转速，r/min；
ꢀꢀꢀ
v-破岩体积，m3；
[0023]
②
根据可钻性级值测试原理，基于可钻性测定的破碎比功计算方法表示为：
[0024][0025]
其中：
[0026]ikd-基于可钻性测定的破碎比功；
[0027] δh
‑‑
钻进深度；
[0028]
kd-可钻性级值；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
t(t)-扭矩随时间函数；
[0029]
π-圆周率；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
t-钻进时间
[0030]
进一步，步骤7中，所述的对“地层岩石抗钻强度测试与破碎比功剖面分析”方法进行检验具体为：建立上述的两种破碎比功评价方法，分别用以计算原始状态下的破碎比功，用两者偏离程度的“均方差”表示为相似度建立两者的相关性作为评价指标；可表示为：
[0031][0032]
其中：
[0033]
σ-均方差；
[0034][0034]-平均数；
[0035]
σ
d-实钻数据计算得到的可钻性极值；
[0036]
σ
kd-测井数据分析得到的可钻性极值。
[0037]
进一步，步骤8中，所述的利用相似性原理，通过曲线提取相似性指标参数，进而判断钻井轨迹的符合程度具体为：设定c
p
值为偏离程度判断阈值，通过实际工况获得，在一定地层范围内，σ＞c
p
则表示为井眼异同，σ≤c
p
则表示为井眼相同。c
p-偏离程度判断阈值。
[0038]
另一方面，本发明的实施例还提供了一种基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别装置，包括：
[0039]
参数测定模块，用于进行地层岩石抗钻特性实验测试，测定相关参数；
[0040]
岩石破碎比功测定模块，用于分别获得可钻性级值测定条件下的岩石破碎比功；
[0041]
函数关系建立模块，用于根据测井数据、可钻性级值和破碎比功建立三者的函数关系；
[0042]
剖面曲线计算模块，利用测井数据计算地层岩石破碎比功剖面曲线；
[0043]
剖面曲线获得模块，用于根据实钻资料中的钻压、转速、钻时、钻头直径等信息直接推导获得实钻破碎比功计算模型并获得剖面曲线；
[0044]
关联性分析模块，用于根据两种破碎比功计算模型所获得的剖面曲线进行关联性
分析；
[0045]
检验模块，用于对“地层岩石抗钻强度测试与破碎比功剖面分析”方法进行检验；
[0046]
符合度判断模块，利用相似性原理，通过曲线提取相似性指标参数，进而判断钻井轨迹的符合程度。
[0047]
另一方面，本发明的实施例还提供了一种基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别系统，包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的程序指令，所述程序指令运行时执行上述的基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法。
[0048]
另一方面，本发明实施例还提供了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，其中，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现上述的应基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法。
[0049]
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0050]
本发明的技术方案能够用于老井新钻井眼轨迹识别，极大程度减少老井眼冲探的钻井施工难度，为钻井工艺调整提供参考依据，最终实现老井眼的有效封堵，适合推广应用。
附图说明
[0051]
图1是本发明基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法的流程示意图；
[0052]
图2是可钻性pdc微钻头示意图；
[0053]
图3是地层“声波时差-可钻性级值”相关性拟合曲线；
[0054]
图4是地层抗钻特性剖面曲线；其中，图4a是声波时差曲线，图4b是可钻性级值曲线，图4c是钻井参数曲线；
[0055]
图5是星106井两种破碎比功剖面曲线对比图；
[0056]
图6是两种破碎比功相似性评价曲线。
具体实施方式
[0057]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0058]
请参照图1，本发明实施例提供了一种基于地层岩石破碎比功计算的井眼轨迹识别方法，包括如下步骤：
[0059]
步骤1、进行地层岩石抗钻特性实验测试，测定相关参数；
[0060]
步骤2、分别获得可钻性级值测定条件下的岩石破碎比功；
[0061]
步骤3、根据测井数据、可钻性级值和破碎比功建立三者的函数关系；
[0062]
步骤4、利用测井数据计算地层岩石破碎比功剖面曲线；
[0063]
步骤5、根据实钻资料中的钻压、转速、钻时、钻头直径等信息直接推导获得实钻破碎比功计算模型并获得剖面曲线；
[0064]
步骤6、根据两种破碎比功计算模型所获得的剖面曲线进行关联性分析；
[0065]
步骤7、对“地层岩石抗钻强度测试与破碎比功剖面分析”方法进行检验；检验模块
[0066]
步骤8、利用相似性原理，通过曲线提取相似性指标参数，进而判断钻井轨迹的符合程度。
[0067]
实施例1
[0068]
1)、进行地层岩石抗钻特性实验测试，测定抗压强度强度、可钻性级值等参数。
[0069]
2)、分别获得可钻性级值测定条件下的岩石破碎比功；
[0070]
3)、根据测井数据、可钻性级值和破碎比功建立三者的函数关系；
[0071]
制作标准岩芯，参照石油行业标准sy/t 54262016(岩石可钻性测试方法)利用外径为32mm，布有2片13.3mm
×
4.5mmpdc复合片1，复合片后角为20
°
，侧倾角为15
°
的可钻性pdc微钻头，如图2所示，可钻性pdc微钻头包括pdc复合片1、内六角螺钉2、压板3和钻头体4，压板3将两片复合片1对称夹在钻头本体4上，采用内六角螺钉2固定。钻进参数改变为：钻压500n；转速55r/min；钻深3.0mm；预钻深1.0mm。微钻头钻进时，也是记录钻深3mm的钻孔时间(s)，然后换算成以2为底的对数来表示可钻性级值。
[0072]
即：kd＝log2t：
[0073]
式中：
[0074]kd-可钻性级值；t-钻进时间平均值，s。
[0075]
根据给定的测井数据、岩心地层数据和实测结果，建立如图3所示的“声波时差-可钻性级值”相关性拟合曲线数据模型并得出公式，以此建立目标井地层可钻性剖面曲线。
[0076]
依据上述模型和所得到的公式，以目标井的测井数据、钻井参数等信息，计算获得如图4所示地层抗钻特性相关曲线，图4中从左往右图4a至图4c三种曲线分别表示实测测井数据声波时差曲线、可钻性计算剖面曲线和实钻数据(钻压、转速和钻进时间)剖面曲线
[0077]
实施例2
[0078]
4)、利用测井数据计算地层岩石破碎比功剖面曲线；
[0079]
5)、根据实钻资料中的钻压、转速、钻时、钻头直径等信息直接推导获得实钻破碎比功计算模型并获得剖面曲线；
[0080]
6)、根据两种破碎比功计算模型所获得的剖面曲线进行关联性分析；
[0081]
利用地层抗钻特性剖面数据结合权利要求1中所述的两种破碎比功计算公式即可实现如图5所示的基于可钻性测试的破碎比功剖面曲线和基于实钻数据的破碎比功剖面曲线对比图。
[0082]
实施例3
[0083]
7)、对“地层岩石抗钻强度测试与破碎比功剖面分析”方法进行检验；
[0084]
8)、利用相似性原理，通过曲线提取相似性指标参数，进而判断钻井轨迹的符合程度。
[0085]
利用已计算出的两种破碎比功剖面曲线，再结合权利要求书1中提出的评价方式，用其公式可获得如图6所示的评价曲线，结合实际工况，确定“阈值线cp”并在评价曲线中标出，用此判断破碎比功的符合程度，若评价系数越靠近“阈值线cp”则所钻井眼轨迹可近似认为其为旧井井眼轨迹，反之，则判断所钻井眼轨迹不是旧井井眼轨迹，以此标准所钻井眼即可达到要求。
[0086]
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的
原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。