本發(fā)明屬于油氣鉆井領(lǐng)域，具體涉及一種鉆井井徑預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、石油天然氣開發(fā)逐漸從常規(guī)向非常規(guī)，采用更為復(fù)雜的井網(wǎng)和井型，對鉆井井眼軌跡的控制精度也不斷提高。如開發(fā)中低熟頁巖源內(nèi)油氣時，需采用密集型小間距頁巖水平井網(wǎng)開發(fā)方式，因水平井之間的間距極小，控制精度極高，需要采用高精度鉆井技術(shù)實現(xiàn)井眼軌跡精確控制。又如在密集型叢式平臺井中，因設(shè)計的軌道間距小，存在較高的碰套風(fēng)險，也需采用高精度鉆井技術(shù)實現(xiàn)井眼軌跡精確控制。

2、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、提高井眼軌跡測量精度是實現(xiàn)井眼軌跡精確控制的前提?，F(xiàn)有技術(shù)中一般通過下入隨鉆測量儀器(mwd)，利用其加速度計測量井斜角和工具面角、其磁通門傳感器測量井斜方位角，根據(jù)測量的井斜角和井斜方位角兩個參數(shù)和鉆柱的深度數(shù)據(jù)，以井口坐標為起始點，迭代計算得到井眼軌跡參數(shù)。由于每個測點數(shù)據(jù)均存在誤差，且每次迭代計算時均參考了上一個測點中存在誤差的井斜角、井斜方位角、鉆柱深度數(shù)據(jù)，導(dǎo)致誤差不斷累積，形成累積誤差。根據(jù)測量儀器的標定測量精度數(shù)據(jù)可知，井斜測量精度大于井斜方位精度，使得累積誤差中垂向誤差小于橫向誤差，進而形成誤差橢圓。為降低誤差橢圓，石油天然氣鉆井井眼軌跡測量行業(yè)分析了測量誤差來源并提出了三種降低誤差的測量數(shù)據(jù)矯正方法：現(xiàn)場地磁矯正、基于多站測量的鉆具剩余磁矯正、鉆具傾斜矯正。其中鉆具傾斜矯正是影響磁測量數(shù)據(jù)精度的關(guān)鍵因素，但因測量鉆柱在井下的工況復(fù)雜，尤其是實鉆工程中井眼尺寸的影響較大，目前應(yīng)用并不多，或多簡化井徑的影響，導(dǎo)致鉆具傾斜矯正過于理想化，測量誤差存難以滿足高精度鉆井需要。因此，有必要研發(fā)高精度鉆井井徑實時預(yù)測方法，以更好地幫助鉆具傾斜矯正時更多地考慮井徑因素影響，提高隨鉆測量數(shù)據(jù)的精度。

2、在鉆井過程中，破碎的地層巖石，即鉆井巖屑在井筒中上返過程中，會有一定的變化，如巖屑水化作用分散等，變化后的巖屑傳遞參數(shù)使得出口處的鉆井液的密度發(fā)生變化，無法準確地表征井下的井眼井徑。為更好的表征鉆井液出口的密度和井眼井徑之間的關(guān)系，引入井徑變化指數(shù)，用以表征鉆井巖屑在井筒上返過程中的變化特征。建立鄰井出口處鉆井液密度ρoua和井眼井徑da之間的關(guān)系如下：

3、

4、考慮地層巖石密度因地層各向異性和測井的測量誤差，存在一定范圍內(nèi)波動，為了獲得相對較為準確的實鉆井地層的巖石密度，參考與實鉆同一巖性特性的鄰井地層巖石密度ρra求算數(shù)平均數(shù)得到正鉆井同一巖性地層的平均巖石密度ρri。

5、據(jù)此可以得到正鉆井預(yù)測井徑：

6、

7、根據(jù)正鉆井目標井段的地層層位，依據(jù)巖屑錄井的地質(zhì)信息以及鄰井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、井身結(jié)構(gòu)資料，類比到鄰井相應(yīng)的井段，從鄰井中錄井資料獲取相應(yīng)井段鄰井出口處鉆井液密度ρoua，鄰井入口處鉆井液密度ρina，鄰井鉆井排量qa，鄰井鉆井機械鉆速ra，從鄰井中測井資料中獲取鄰井地層巖石密度ρra和鄰井井眼井徑資料中獲取井眼井徑da，計算得到鉆井井眼井徑變化指數(shù)fa。

8、

9、本發(fā)明提供了一種鉆井井徑預(yù)測方法，以解決上述問題，通過獲得預(yù)測井徑對井徑傾斜矯正精度，同時提高鉆具精度，實現(xiàn)井眼軌跡高精度鉆井控制目標。

10、本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

11、本發(fā)明提供了一種鉆井井徑預(yù)測方法，包括如下步驟：

12、獲取鄰井已鉆井資料，鄰井已鉆井資料包括：地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、井身結(jié)構(gòu)資料、井眼井徑資料、鉆井錄井資料、測井資料；

13、根據(jù)已鉆井資料得到井眼井徑變化指數(shù)fa和正鉆井同一巖性地層的平均巖石密度ρri；

14、獲取正鉆井資料，所述正鉆井資料包括：實時鉆井錄井資料、實時地質(zhì)分層數(shù)據(jù)；

15、根據(jù)正鉆井資料、井眼井徑變化指數(shù)fa和正鉆井同一巖性地層的平均巖石密度ρri獲得預(yù)測井徑di。

16、進一步地，所述地層分層數(shù)據(jù)包括已鉆井所鉆遇的地層層位名稱、已鉆井地層巖性特征及已鉆井地層的頂?shù)咨疃葦?shù)據(jù)；

17、所述井身結(jié)構(gòu)資料包括各層套管下深和鉆頭尺寸；

18、所述井眼井徑資料包括鄰井地層斜深及井眼井徑da；

19、所述鉆井錄井資料包括鄰井深度ha，地層，地層巖性特征，鄰井入口處鉆井液密度ρina，鄰井出口處鉆井液密度ρoua，鄰井鉆井排量qa，鄰井鉆井機械鉆速ra；

20、所述測井資料中應(yīng)至少包括鄰井地層斜深及鄰井地層巖石密度ρra。

21、進一步地，所述fa通過下述公式獲得：

22、

23、進一步地，位于同一地層的fa求算數(shù)平均數(shù)得到基值fb；使用fb預(yù)測同一地層不同深度的預(yù)測井徑di。

24、進一步地，所述實時地層分層數(shù)據(jù)包括實時鉆井已鉆遇的地層層位名稱、實時鉆井地層巖性特征、實時鉆井各地層的頂?shù)咨疃葦?shù)據(jù)；

25、所述實時鉆井資料包括正鉆井深度hi，正鉆井地層巖性、入口處鉆井液密度ρini，出口處鉆井液密度ρoui，鉆井排量qi，鉆井機械鉆速ri。

26、進一步地，所述預(yù)測井徑di通過下述公式獲得：

27、或

28、

29、其中：π為圓周率。

30、進一步地，井眼井徑da的獲得方法包括如下步驟：

31、通過井徑測井儀測量鄰井不同井深的井徑。

32、進一步地，所述井徑測井儀選用四壁井徑測井儀，并通過下述公式獲得da：

33、

34、其中：da1、da2為四壁井徑測井儀在一次測量中得到的同一深度下的兩個井徑

35、進一步地，為了精確獲得鄰井出口處鉆井液密度ρoua，考慮ρoua測量的滯后距離la；和/或為了精確獲得出口處鉆井液密度ρoui考慮ρoui測量的滯后距離li。

36、進一步地，所述la通過下述公式獲得：

37、和/或所述li通過下述公式獲得：

38、其中：da為鄰井鉆井作業(yè)采用的鉆桿內(nèi)徑，ta表示鄰井鉆井液遲到時間；和/或di為正鉆井鉆井作業(yè)采用的鉆桿內(nèi)徑，ti表示正鉆井井液遲到時間。

39、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明包括如下優(yōu)點：

40、1、本發(fā)明提供了一種鉆井井徑預(yù)測方法，以解決上述問題，通過獲得預(yù)測井徑對井徑傾斜矯正精度，同時提高鉆具精度，實現(xiàn)井眼軌跡高精度鉆井控制目標。

41、2、本發(fā)明可以實現(xiàn)鉆井井徑實時預(yù)測。相比以往的技術(shù)方案，本案例方案具有以下優(yōu)勢，一是采用了通過已鉆井資料、正鉆井資料等現(xiàn)有參數(shù)項中的數(shù)據(jù)即可分析得到鉆井井徑，無需額外采集參數(shù)；二是充分考慮了鉆井巖屑在上返過程中的變化特征，引入了鉆井井眼井徑變化指數(shù)并建立了新的計算方法，解決了理論分析與實際不吻合的問題，提高井徑預(yù)測精度；三是充分借鑒了鄰井已鉆井資料獲取地層巖石密度和得到鉆井井眼井徑變化指數(shù)，避免了簡單采用估計值而預(yù)測不準的問題。采用本技術(shù)方案，可預(yù)測得到更為準確地井徑，進一步提高鉆具傾斜矯正精度，助力井眼軌跡高精度鉆井控制。