利用地震分形属性钻前预测安全钻井液密度范围

为了对钻井过程中的井壁失稳问题进行有效控制,根据地震和测井信息的分形性质以及它们之间的密切联系,提出了综合利用地震记录的分形属性预测测井曲线并进而在钻前预测安全钻井液密度范围的模型。首先从井旁地震记录中提取出能全面反映地震非线性特征的分形属性,运用能充分利用样本信息的CUSI神经网络,建立已钻井段地震分形属性与测井数据之间的非线性映射模型,通过该模型预测未钻地层的声波和密度测井曲线。在此基础上运用井壁稳定分析模型,计算地层的孔隙压力、坍塌压力和破裂压力,从而在钻前预测安全钻井液密度范围。该方法在西部某油田的应用表明,用地震记录的分形属性钻前预测安全钻井液密度范围的方法具有良好的预测效果。该方法预测精度较高,操作简单易行。     

基于地震属性分析的地层孔隙压力钻前预测模型

钻前准确预测地层孔隙压力是进行井壁稳定状态分析的基础。基于地震和测井信息间的密切联系，提出了利用地震属性预测孔隙压力的新方法。通过神经网络建立已钻井段的井旁地震属性和声波时差测井数据之间的非线性关系模型，以此模型为基础预测未钻地层的声波速度。利用预测结果结合岩石力学模型得到垂直有效应力，最后根据有效应力原理计算地层孔隙压力。该方法有效克服了传统的地震层速度预测模型的不足之处，在油田的实际应用中取得了良好的效果，尤其适用于在勘探新区进行孔隙压力预测。     

利用地震属性钻前预测井壁稳定性

钻前准确预测井壁稳定性是防止钻进过程中井壁失稳的有效手段。声波时差和地层密度是井壁稳定分析的两个关键参数。根据地震记录与地层声波时差及密度之间存在的非线性关系，提出了利用地震属性钻前预测井壁稳定性的方法。从井旁地震记录中提取地震属性，通过RBF神经网络在已钻井段的地震属性与声波时差及密度之间建立起映射模型，以此为基础预测待钻地层的声波时差和密度。运用预测结果结合井壁稳定力学模型，确定岩石力学参数和地应力状态，计算井壁坍塌压力和破裂压力，确定安全钻井液密度窗口，实现钻前井壁稳定预测。该方法在塔里木油田的应用中取得了良好的预测效果。     

非均匀应力场中井筒卸载过程井壁围岩孔隙弹性动力响应机制

传统井壁稳定理论没有考虑流体和固体的惯性作用,无法解释井筒受力变化下井壁失稳的本质。为了分析井筒卸载过程中井周应力场瞬态演化过程,揭示井壁围岩孔隙弹性动力响应机制,基于Biot饱和多孔介质弹性动力学理论,综合考虑孔隙流体、固体颗粒的压缩性及惯性、黏滞耦合作用,建立多孔弹性地层非均匀地应力场中表征井筒卸载过程井壁围岩动力响应的数学模型,通过对模型进行分解,采用Laplace变换和位移变换法,得到非轴对称井周应力解析解,分析井筒卸载过程井周应力场瞬时波动现象。研究表明:固体和流体的惯性作用导致井筒卸载早期井周孔隙压力与应力场产生波动,该现象传统理论无法揭示;井筒卸载过程中卸载速率越大,孔隙压力与应力的波动峰值越大;卸载后的井底压力越高,径向应力波动峰值越大,环向应力波动峰值越小。建立的模型为动载条件下井壁稳定力学分析提供了理论基础,并对认识钻井过程井下复杂事故具有重要工程意义。     

非定向岩心粘滞剩磁重定向方法

油气钻井所获岩心记录了大量的地质信息,对油田的进一步开发具有重要指导意义,但大量取心为非定向取心,只有对其定向才能使其所含的地质信息得以充分利用。本文根据钻井岩心所带粘滞剩磁分量方向与现代地磁场方向近似平行的原则,阐述了利用粘滞剩磁给非定向岩心重定向的基本原理以及测试数据的分析方法,并结合对泰山地表露岩和广安区块6口井岩心的实验,证实了此方法的可行性。此方法特别适合于那些当初未考虑定向问题而现在又迫切需要重定向的钻井岩心。     

结合CT技术的火山岩水力裂缝延伸实验

为了准确获知火山岩水力压裂过程中裂缝的平面和空间扩展形态,采用真三轴水力压裂模拟系统,对火山岩天然岩样进行了室内压裂模拟实验,在实验前后采用工业CT技术对岩样进行扫描,并对CT图像进行三维重建和可视化处理.对岩样的CT图像进行分析发现:经过压裂的火山岩内部裂缝在延伸过程中会连通部分天然孔隙,但裂缝并未沿着天然孔隙发育密集的区域延伸；裂缝延伸方向整体上与最大水平地应力方向趋于一致.对岩样的裂缝三维图和可视化图进行分析发现:火山岩压裂中的破裂压力梯度高,导致其难于形成裂缝.对岩样的造缝能力进行分析发现:井眼附近的岩石力学特性是影响岩石造缝能力的重要因素,火山岩往往具有较高的杨氏模量和抗压强度,造缝能力低.因此,火山岩现场压裂改造中的关键问题之一是降低破裂压力梯度.图4表2参20     

套管水泥环刚度与强度对抗挤性能影响分析

油气井固井水泥环的作用就是减小和改善套管的受力状况，延长套管的使用寿命。套管水泥环组合体在一定的外挤压力作用下，均有可能进入屈服状态或发生强度破坏，而水泥环弹性模量、泊松比及其几何参数均表现为组合体刚度对抗挤性能的影响，所以在套管抗挤性能分析中，应该同时考虑组合体刚度以及套管、水泥环的强度对组合体抗挤性能的影响。文章根据厚壁筒弹塑性力学理论，建立了组合体刚度以及套管、水泥环强度对抗挤性能影响的控制方程，揭示了套管、水泥环强度及组合体刚度对抗挤性能的影响规律，得到套管水泥环组合体抗挤性能控制图。在均匀外挤压力作用下，套管、水泥环的强度将确定组合体抗挤性能的刚度控制区，在组合体刚度控制区内，水泥环对套管抗挤强度的提高程度取决于组合体刚度控制线斜率，在套管钢级和壁厚一定条件下，提高水泥环材料弹性模量，增大组合体刚度控制线斜率，可以提高套管水泥环组合体的抗挤性能。     

定向井井壁稳定性三维有限元分析模型

对现有的井壁稳定弹性模型的局限性进行了分析，在空间坐标变换基础上，建立了新的定向井井壁稳定分析三维有限元模型，可适用于任意井眼轨迹。计算结果与解析解对比，其误差低于6％，说明所建模型是合理的，为进一步分析弹塑性地层的井眼稳定问题提供了有效工具。     

一种井漏层位钻前风险预测新方法

钻井过程中井漏层位的确定是堵漏成功与否的关键因素，也是复杂地层钻井的难点。为了避免发生井漏和保护油气层，必须准确地找出漏失层位。传统确定漏失层位的方法都是在井漏发生之后根据井漏的各种特性来确定，这样不可避免地导致钻井液漏失和油气层污染。针对该问题，在对油田大量井漏参数进行数学处理和分析的基础上，运用模糊识别数学理论，根据井漏各参数之间存在的模糊关系，确立了欧氏贴近度与井漏程度的关系，建立起漏失层位模糊识别钻前风险预测模型。现场应用结果表明，该模型预测准确，可操作性强，经济成本低。该技术在预测井漏层位风险程度中取得了很好的效果。     

砂页交互页岩油储层开采诱导应力场演化规律

页岩油储层立体开发中地应力演化规律复杂,影响邻井工程作业。本文以纵向砂页互层页岩油储层为研究对象,建立应力敏感模型,基于多孔弹性力学建立压裂储层开采诱导应力场演化预测模型,初步表征了页岩纵向非均质性条件下层内、层间开采诱导地应力动态演化规律。结果表明:多层合采时,水平井不同位置处的应力剖面演化规律不同,水平井中段近井处的层间水平应力差随时间减小,而端部的层间水平应力差随时间增大;随着生产进行,高渗层(砂岩)内有效最小水平主应力增大幅度和应力转向角度均大于低渗层(页岩);生产3年后,高渗层(砂岩)内最大应力转向角度达到79°。研究成果可为页岩油储层立体开发布井、压裂设计提供了理论支撑。