岩石可钻性各向异性评价模型研究

地层可钻性各向异性评价在直井防斜以及定向井井眼轨迹控制中具有重要的意义。为此，文章测试了大陆科探井岩心垂直于层面和平行于层面的岩石可钻性，以该实验数据及98组不同油气田、不同岩性的岩心垂直于层面和平行于层面可钻性实验数据为基础，用数理统计方法研究分析了垂直于层面和平行于层面岩石可钻性之间的相关关系，建立了用垂直于层面岩石可钻性预测平行于层面岩石可钻性的数学模型，给出了利用该模型评价地层可钻性各向异性的方法。     

气体钻井地层剪切应力井斜规律研究

气体钻井时因没有围压,地层的各向异性指数变化较大,使得地层造斜率与钻井液钻井时的地层造斜率有所不同.为了更好地理解气体钻井井斜规律,利用有限元理论,建立了不同钻井方式下的岩石力学模型,在考虑不同地层倾角和不同循环介质影响的基础上进行井底岩石剪切应力计算,分析出气体钻井井斜规律.计算结果表明:在相同的工程和地质条件下,气体钻井时地层造斜力远大于钻井液钻井的几率约为35%,气体钻井更易发生井斜,而小于或等于30.地层倾角钻井时井眼轨迹偏向垂直于地层倾斜面的方向;45.地层倾角钻井时井斜趋势不明显;大于或等于60.地层倾角钻井时井眼轨迹偏向平行于地层倾斜面的方向.     

鄂尔多斯盆地北部工区测井优选钻头技术与应用

利用已完钻测井资料和地质资料对工区地层强度特性进行评价,建立地层声波时差和岩石可钻性的定量关系,估算各层段的岩石可钻性级值,并对地层岩石可钻性进行分级与对比。根据可钻性级值和地层硬度、抗压强度等岩石力学参数及钻井工程情况,利用钻头优选方法,选择适应研究工区的钻头型号,对不同层位使用的钻头型号进行可行性分析和评价。通过几口井实际钻头选型的试验研究和应用,达到了提高机械钻速及钻头进尺,缩短钻井周期,降低钻井成本的目的。     

斜井偶极子声波各向异性分析及解释

目前石油勘探和采油的趋势是钻了越来越多的斜井、大斜度井,甚至水平井,特别是在深水储层中。随着勘探开发的需要,越来越多的斜井、甚至大斜度井中都进行了偶极子声波各向异性测量。由于斜井井眼轨迹既不平行也不垂直于地层沉积面,因此,测量的各向异性是该斜井的视各向异性。本文结合井身结构分析各向异性数据,描述各向异性特征,区分应力等原因产生的各向异性,明确了井斜、方位、层界面等对地层各向异性的影响,在此基础上可更精确的解释地层各向异性及其地质环境特征。     

利用易斜地层井眼轨迹漂移规律防止井斜

克拉玛依油田七区、八区、５３０井区，由于处于克乌大断裂带上，存在地层倾角大、岩性破碎、地层可钻性不均、地层各向异性复杂、造斜偏向力和各向异性塑性量大等诸多因素，造成钻井周期长、成本高，严重影响了钻井施工的进度。针对上述不可克服的客观原因，我们认真分析了几年来在上述区块所钻井的井斜数据和所积累的经验，有目的的探索了地层造斜的机理，定量地总结了各区块的各向异性、偏斜力大小，并定性分析了各区块的造斜机理     

指向式旋转导向工具造斜能力影响因素研究

国内对于指向式旋转导向工具造斜能力的研究较少,如果不了解指向式旋转导向工具造斜性能的影响因素,施工中就不能充分发挥其轨迹控制能力。根据底部钻具组合纵横弯曲法,分别建立了工具外筒及心轴纵横弯曲连续梁模型,并根据导向原理,建立了井斜趋势角分析模型,在此基础上分析了BHA结构参数、钻压、钻头 各向异性和岩石可钻性对工具造斜能力的影响规律。分析结果表明,心轴第一跨和第二跨长度、偏置机构位置及偏置力大小对指向式旋转导向工具的造斜能力影响较大：指向式旋转导向工具的造斜能力不易受地层环境的影响,相对于推靠式工具更加稳定,适用范围更广。     

典型断块地层各向异性指数的计算与分析

各向异性地层理论指出,地层的自然造斜能力是由地层的各向异性特性引起的。本文论述了地层各向异性对井眼轨迹的影响,叙述了评价各向异性指数h的计算方法,并编制了求解h值的计算机软件。中原油田是典型的断块油田,不同断块、不同层位地层的h值均不相同,运用编制的计算机软件对中原油田五大构造部分典型断块地层的h值进行计算,对分析评价中原油田不同断块地层的自然造斜能力具有很大的实用价值。     

声波测井资料在岩石可钻性及钻头选型中的应用

在进行钻井工艺设计中 ,对钻头的选择及其可钻性的评价主要选取本地区具有代表性强度和硬度的岩心进行室内可钻性实验 ,进而对地层岩石可钻性进行分级评价。这种方法由于取心的局限性 ,尤其在新区井少的情况下限制了此方法的应用。通过分析声波时差与影响岩石可钻性地质因素的关系 ,建立了声波时差与岩石可钻性指数的评价模型。利用该模型对油田实际资料进行了分析 ,根据可钻性剖面确定了合适的钻头类型 ,取得了良好的应用效果     

可钻性研究在谢风桥油田的应用

针对谢风桥油田机械钻速慢、钻井成本高等问题,对现场采集的岩心进行了可钻性、单轴抗压强度、声学等室内实验,建立地层岩石可钻性和声波时差的关系模型,并根据已经掌握的测井资料对模型进行了修正,建立了适用于预测该油田的地层岩石可钻性级值的计算模型,确定了谢枫桥油田的地层可钻性规律,绘制出了地层深度与地层岩石可钻性级值关系剖面图,推荐出了和该油田相应地层配伍的钻头。在SKB8-9井钻进时使用了推荐的钻头,机械钻速明显提高。     

钻头优选新方法及其应用

针对大港油田X区块地层特点、钻头选型的难题，利用现场测井资料及岩心实验结果建立了该区块岩石可钻性与声波时差、岩石可钻性与地层密度的单因素计算模型及岩石可钻性与多元测井参数计算模型，并利用多元测井参数与岩石可钻性的关系模型，对单一测井参数计算得到的岩石可钻性级值的误差进行了修正，建立了该区块横向地层岩石可钻性剖面及整个区块岩石可钻性纵向剖面，找出了该区块地层岩石横向及纵向可钻性变化规律，根据计算结果优选出适合于该区块的钻头类型，解决了钻井速度慢、钻井周期长的问题。     

岩石各向异性在水平井测井解释中的应用

水平井测井解释面临的新问题是地层各向异性的影响，为更好地了解地层各向异性的大小及其对测井值的影响，在实验室建立了测量岩石各向异性的装置和方法。取与水平井同一层段的岩心，按层界面切割出立方体，测量不同方向上参数的变化。所有的砂泥岩样品都显示了在垂直层界方向渗透率最小、声波速度最小、电阻率最大的特征。由此算出岩石各向异性系数，并对水平井电阻率曲线进行校正。     

地层可钻性级值预测新方法

对测井资料与地层可钻性级值的关系进行了分析,提出了一种基于粒子群优化支持向量机算法预测地层可钻性级值的新方法,利用测井声波时差、地层密度、泥质质量分数和地层深度进行学习训练支持向量机,并利用粒子群优化算法对支持向量机(PSO-SVM)参数进行优化,建立了预测地层可钻性级值的支持向量机模型。应用该方法对准噶尔盆地庄2井的地层可钻性级值进行了预测,并将该方法的预测结果与BP神经网络方法的预测结果进行了比较。结果表明,该方法优于BP神经网络方法,具有预测精度高、收敛速度快、推广能力强等优点。     

鄂尔多斯盆地延长组张家滩陆相页岩各向异性及能量演化特征

为揭示鄂尔多斯盆地延长组张家滩陆相页岩各向异性及其对井壁失稳的影响,首先应用扫描电镜对页岩的微观孔隙结构进行分析;后钻取标准岩样,开展室内声学、力学试验,研究陆相页岩声学、力学及能量演化特征的各向异性。结果表明：鄂尔多斯盆地延长组张家滩陆相页岩孔隙和裂缝的类型及发育程度在不同层理方向存在明显差异;页岩声学、力学参数及能量演化特征均具有极强的各向异性。钻井方向与层理法线的夹角对页岩地层井壁稳定性有一定影响。该研究成果可为页岩气水平井井身结构设计及现场工程应用提供技术参考。     

层理对页岩纵波特性的影响

研究层理性页岩声波响应特征有助于利用声波测井资料指导页岩气井安全钻井。采集四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组露头页岩岩样,并沿不同角度钻取页岩岩心。基于多频声波测试系统,开展了多层理角度下页岩声波实验,分析了层理角度对纵波速度、衰减系数、时域、频域等特性的影响。开展了数值模拟实验,分析了岩心端面垂直时平行层理面、层理密度对波速、衰减的影响。结果表明：随着层理角度增大声波时差、声波衰减系数均线性增大;声波速度存在频散现象,测试频率不同,声波速度不同;声波速度与层理密度呈线性负相关;层理角度对页岩声波主频没有影响。该研究结果为页岩气井安全钻井及压裂改造等工程设计提供了参考。     

层理性页岩地层超声波透射实验

层理发育的硬脆性页岩的声波响应特征是页岩气开发过程中测井资料应用的基础,为获得对层理性页岩储层超声波传播特性的认识,选取渝东南地区下志留统龙马溪组野外露头岩块,通过波速初步筛选出横向各向同性的大岩样,在此基础上钻取不同层理方向的小岩柱,进行室内多频率超声波透射实验,以获取不同层理下的声波传播规律。实验结果表明：①实验用岩样以黑色、灰黑色及深灰色页岩、粉砂质泥岩为主,孔隙度变化范围为1.5%~2.5%,大部分岩样的渗透率小于1 mD;②在0°~90°范围内,随层理倾角的增加,波速减小趋势明显,衰减系数增加;③波速与孔隙度呈现较好的负相关性,随孔隙度增加,衰减系数增加且增加程度随层理倾角变大而加剧;④波速与频率呈对数增加的趋势,频散现象明显,衰减系数随频率增加而增大。所得到的页岩层理与声波属性相关性的实验结果,可为页岩气开发过程中建立准确的地层岩石强度剖面及井壁稳定分析提供实验依据。     

各向异性介质中横波特征的实验研究

本文利用剪切振动的超声换能器作为发射声源和接收器，在实验室内观测横波在已知的弹性结构的人工复合材料和裂隙细砂岩样品中的传播特征，由实验证实：（１）横波沿复合材料层面或岩样裂隙方向传播时，存在两种速度的横波，其中快横波的偏振方向平行样品的弹性结构方向（层面或定向裂隙）而慢横波的偏振方向垂直结构方向。（２）当入射横波（发射器或接收器）偏振方向与样品弹性结构方向平行或垂直时，只能观测到一种横波（快或慢横     

区域三维空间岩石可钻性预测方法研究与应用

在已钻井资料较少的情况下,合理、高效、低成本地预测岩石可钻性在地层空间的分布对钻井工作十分重要。分析了单一测井、录井及地震资料预测方法的不足,提出了预测三维空间岩石可钻性的新方法,即利用测井约束地震反演技术对三维地震数据进行反演,生成全频带高分辨率的岩石纵波速度体,通过室内微钻头岩心可钻性试验,建立了考虑岩石声波时差与密度属性的可钻性预测模型,并据此开发了三维岩石可钻性预测软件。在吐哈盆地某区块两口井进行的实例分析表明,可钻性平均误差约10%,研究区块牙轮钻头对应的岩石可钻性级值约2.8~6.3,PDC钻头对应的岩石可钻性级值约2.0~5.0;软件三维显示结果表明,局部地层存在异常高可钻性级值带,与钻井资料显示该地层存在砾岩层结论相符。该区块PDC钻头的三维空间地层岩石可钻性整体优于牙轮钻头对应的可钻性。研究表明:建立的岩石可钻性预测模型同时考虑了岩石声波与密度属性,能合理预测岩石可钻性,反映不同类型钻头的可钻性差异;新方法能较真实地反映出岩石可钻性的三维空间分布情况,可为制定钻井提速方案提供参考。      

基于裂缝柔度和地应力模型的声电测井正、反演方法及应用

电阻率成像探测深度通常为几厘米,超声波成像数据也只能提供井壁的声幅或到时图像。因此,很难评估井壁张开裂缝在地层中的分布情况。声波测井一般应用弹性各向异性表征地应力场和裂缝特性等,通常岩石的固有各向异性、高角度地层层面、裂缝或不平衡应力挤压等都可以导致弹性波表观各向异性,因此往往难以判断各向异性的成因。前人针对单一方位二维裂缝模型进行了声波正演模拟,但不适用于井筒含多组任意方位裂缝介质的弹性波模拟。为此,首先拾取井壁成像测井中导致声波表观各向异性的三类结构特征(天然裂缝、层面缝(或薄层)和钻井应力诱导缝)信息,同时定量化层理结构信息(如倾向、方位等),并将裂缝分层、分组;然后从声波全波列中提取地层的快、慢横波慢度及各向异性方位;接着在岩石和裂缝信息井壁成像建模基础上,通过裂缝附加柔度模型、层面伪裂缝模型和非线性应力场弹性波动理论正演模拟岩石的声波属性;最后通过对比声波速度及各向异性方位等信息的模型预测结果与实测结果,利用最小误差拟合反演确定井壁图像表征的裂缝类型与各向异性的成因,并对比、分析了频散曲线特征。将所提方法应用于花岗岩潜山裂缝型气田生产测试井以验证方法合理性,实际模拟结果表明：...     

利用分形理论评价地层可钻性

利用分形理论研究了大庆徐家围子地区火山岩地层可钻性的评价方法。根据现场声波测井资料及岩心资料,通过室内实验和回归分析建立了声波测井资料与地层可钻性解释模型,结合变尺度分析法分析了该地区声波测井资料的分形特征及长程相关性。依据传统一维、二维随机中点分形插值理论,提出了加权改进随机中点插值法,并结合地层对比技术及深度归一化方法,构建了声波时差测井参数分布场,根据已建立的可钻性解释模型得到地层可钻性分布场。研究结果表明：声波测井资料与地层可钻性之间具有相关关系,且具有很好的分形特征及长程相关性。分形理论可以定量确定地层可钻性分布场。该方法精度高,推广能力强,预测结果符合实际地层变化规律。