一種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井套管技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國大部分油氣資源集中在鹽下構(gòu)造，鹽巖地層鉆井是制約我國石油鉆探的關(guān)鍵技術(shù)難題。套管的主要作用是鉆完井和試油、生產(chǎn)過程中支撐井壁，并作為油氣生產(chǎn)的通道。在油氣鉆井及開采過程中，由于地質(zhì)因素、人為因素以及工程因素等的影響，會使套管因超出自身承載能力而失穩(wěn)破壞，如，套管變形、套管開裂、套管錯斷等，給生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟損失。有些地區(qū)由于復(fù)雜的地貌和地質(zhì)構(gòu)造條件，導致鹽膏層分布上下起伏不定，呈現(xiàn)出極大的非均質(zhì)特性。夾層多、單層厚度薄是這些地區(qū)鹽膏層的主要特點，套管變形多發(fā)生在夾層交互的井段。如何減少套管損壞是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的重要問題。
[0003]為了克服現(xiàn)有的套管確定方法存在的技術(shù)缺陷，更好地解決套管在鹽膏層易變形的問題，提高油氣開發(fā)經(jīng)濟效益，本發(fā)明人積極加以研究和創(chuàng)新，最終發(fā)明了一種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法，使其更加具有實用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法，有效防止套管損壞的發(fā)生，為含薄夾層鹽巖地層套管設(shè)計和井筒安全性評價提供了理論依據(jù)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0006]—種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法，包括下列步驟:
[0007]I)對所鉆區(qū)域進行構(gòu)造地質(zhì)研究和地震解釋，得到該地區(qū)的實際地質(zhì)構(gòu)造和斷層分布情況；
[0008]2)對正鉆井進行巖性錄井和巖肩分析，得到具體的地層分層情況和各夾層巖性描述，確定含夾層鹽膏層準確、細致的巖性描述；
[0009]3)在正鉆井含夾層復(fù)合鹽膏層取心，進行巖石力學參數(shù)實驗和地應(yīng)力實驗，得到含夾層鹽膏層巖石力學參數(shù)和地應(yīng)力；
[0010]4)在正鉆井鹽膏層段進行地層破裂壓力實驗或漏失實驗，確定合理的鉆井液密度；
[0011]5)利用已鉆井的實測地應(yīng)力資料和實際地質(zhì)構(gòu)造，選取合適的本構(gòu)模型，反演區(qū)域鹽膏層地應(yīng)力場；
[0012]6)利用含夾層鹽膏層使用的鉆井液密度、巖石力學參數(shù)和地應(yīng)力，進行套管強度模擬，確定合理的套管類型。
[0013]作為優(yōu)選，所述步驟3包括:
[0014]步驟31，從正鉆井含夾層復(fù)合鹽膏層獲取天然鹽膏巖巖心，按照國際巖石力學標準，采用干取法在室內(nèi)加工成標準巖樣；
[0015]步驟32，對加工的標準巖樣進行巖石力學參數(shù)實驗，獲得鹽膏巖的彈性模量、泊松比、抗壓強度、粘聚力和內(nèi)摩擦角；
[0016]步驟33，對加工的標準巖樣進行Kaiser效應(yīng)測量地應(yīng)力的實驗，獲得深部鹽膏層的水平最大地應(yīng)力、水平最小地應(yīng)力和垂向地應(yīng)力。
[0017]作為優(yōu)選，所述步驟5包括:
[0018]步驟51，根據(jù)實際地質(zhì)構(gòu)造，采用有限差分軟件建立與實際相符的三維復(fù)雜地質(zhì)體模型；
[0019]步驟52，根據(jù)實際地質(zhì)情況，包括井下溫度、應(yīng)力情況以及鹽膏巖的蠕變特性，選取合適的蠕變本構(gòu)方程；
[0020]步驟53，根據(jù)建立的三維復(fù)雜地質(zhì)體模型和選取的蠕變本構(gòu)方程，反演區(qū)域鹽膏層地應(yīng)力場。
[0021]作為優(yōu)選，所述步驟6包括:
[0022]步驟61，確定設(shè)計井段含夾層鹽膏層使用的鉆井液密度；
[0023]步驟62，確定設(shè)計井段含夾層鹽膏層的巖石力學參數(shù)；
[0024]步驟63，確定設(shè)計井段含夾層鹽膏層的水平最大地應(yīng)力、水平最小地應(yīng)力和垂向地應(yīng)力；
[0025]步驟64，根據(jù)實際地層，采用有限差分軟件建立套管-水泥環(huán)-含夾層復(fù)合鹽膏層三維地質(zhì)模型；
[0026]步驟65，在極限條件下，根據(jù)實際鉆井液密度、巖石力學參數(shù)和地應(yīng)力情況，對選取的套管進行強度校核，確定合理的套管類型。
[0027]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實施例提供了一種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法，包括以下步驟:
[0028]步驟S1:獲取待鉆井區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造和斷層分布，并對該區(qū)域進行巖性錄井和巖肩分析以確定該區(qū)域的含夾層鹽膏層和相應(yīng)的夾層巖性描述；
[0029]步驟S2:對所述待鉆井區(qū)域進行鹽膏取心，以進行巖石力學和地應(yīng)力實驗獲得鹽膏層巖石力學參數(shù)和地應(yīng)力參數(shù)，并對所述待鉆井區(qū)域的鹽膏層段進行地層破裂壓力實驗或漏失實驗以確定鉆井液的密度；
[0030]步驟S3:根據(jù)已鉆井的地應(yīng)力參數(shù)和相應(yīng)的地質(zhì)構(gòu)造選取對應(yīng)的本構(gòu)模型，對所述待鉆井區(qū)域的地應(yīng)力進行反演；
[0031]步驟S4:根據(jù)獲得的巖石力學參數(shù)、地應(yīng)力參數(shù)和鉆井液密度進行套管強度模擬，以確定油井套管的類型。
[0032]進一步地，在所述步驟S2的過程中，所述步驟S2包括:
[0033]步驟S21:采用干取法對獲得的鹽膏巖心加工成標準巖樣；
[0034]步驟S22:對所述標準巖樣進行巖石力學實驗以獲得巖石力學參數(shù)；
[0035]步驟S23:對所述標準巖樣進行Kaiser效應(yīng)測量地應(yīng)力實驗，以獲得地應(yīng)力參數(shù)。
[0036]進一步地，所述巖石力學參數(shù)包括彈性模量、泊松比、抗壓強度、粘聚力和內(nèi)摩擦角；所述地應(yīng)力參數(shù)包括水平最大地應(yīng)力、水平最小地應(yīng)力和垂向地應(yīng)力。
[0037]進一步地，在所述步驟S3的過程中，所述步驟S3包括:
[0038]步驟S31:根據(jù)所述地質(zhì)構(gòu)造建立所述待鉆井區(qū)域的相應(yīng)的有限差分軟件的三維地質(zhì)體模型；
[0039]步驟S32:根據(jù)所述待鉆井區(qū)域的地質(zhì)情況選取相應(yīng)的蠕變本構(gòu)方程；
[0040]步驟S33:根據(jù)所述三維地質(zhì)體模型和所述蠕變本構(gòu)方程對所述待鉆井區(qū)域的地應(yīng)力進行反演。
[0041]進一步地，所述待鉆井區(qū)域的地質(zhì)情況包括井下溫度、鹽膏巖的蠕變特性以及應(yīng)力情況。
[0042]進一步地，在所述步驟S4的過程中，所述步驟S4包括:
[0043]步驟41:確定待鉆井段的含夾層鹽膏層所使用的對應(yīng)鉆井液密度；
[0044]步驟42:確定待鉆井段的含夾層鹽膏層的巖石力學參數(shù)；
[0045]步驟43:確定待鉆井段的含夾層鹽膏層的水平最大地應(yīng)力、水平最小地應(yīng)力和垂向地應(yīng)力；
[0046]步驟44:根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造，建立套管-水泥環(huán)-含夾層復(fù)合鹽膏層的有限差分軟件的三維地質(zhì)模型；
[0047]步驟45:在極限條件下，根據(jù)鉆井液密度、巖石力學參數(shù)和地應(yīng)力情況，對選取的套管進行強度校核，確定合理的套管類型。
[0048]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0049]本發(fā)明針對夾層多、單層厚度薄的地層特點，提供的一種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法，打破傳統(tǒng)單一巖性的限制，考慮夾層特性進行鹽膏層套管設(shè)計，確定適合的套管類型，以便在鉆完井過程中為現(xiàn)場施工提供科學依據(jù)，以有效防止套管損壞的發(fā)生，為含薄夾層鹽巖地層套管設(shè)計和井筒安全性評價提供了理論依據(jù)。
【具體實施方式】
[0050]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0051]—種考慮夾層特性的鹽膏層套管確定方法，包括有下列步驟:
[0052]I)對所鉆區(qū)域進行構(gòu)造地質(zhì)研究和地震解釋，得到該地區(qū)的實際地質(zhì)構(gòu)造和斷層分布情況；
[0053]2)對正鉆井進行巖性錄井和巖肩分析，得到具體的地層分層情況和各夾層巖性描述，確定含夾層鹽膏層準確、細致的巖性描述；
[0054]3)在正鉆井含夾層復(fù)合鹽膏層取心，進行巖石力學參數(shù)實驗和地應(yīng)力實驗，得到含夾層鹽膏層巖石力學參數(shù)和地應(yīng)力；
[0055]4)在正鉆井鹽膏層段進行地層破裂壓力實驗或漏失實驗，確定合理的鉆井液密度；
[0056]5)利用已鉆井的實測地應(yīng)力資料和實際地質(zhì)構(gòu)造，選取合適的本構(gòu)模型，反演區(qū)域鹽膏層地應(yīng)力場；
[0057]6)利用含夾層鹽膏層使用的鉆井液密度、巖石力學參數(shù)和地應(yīng)力，進行套管強度模擬，確定合理的套管類型。
[0058]作為上述實施例的優(yōu)選，其中步驟3包括:
[0059]步驟31，從正鉆井含夾層復(fù)合鹽膏層獲取天然鹽膏巖巖心，按照國際巖石力學標準，采用干取法在室內(nèi)加工成標準巖樣；
[0060]步驟32，對加工的標準巖樣進行巖石力學參數(shù)實驗，獲得鹽膏巖的彈性模量、泊松比、抗壓強度、粘聚力和內(nèi)摩擦角；
[0061]步驟33，對加工的標準巖樣進行Kaiser效應(yīng)測量地應(yīng)力的實驗，獲得深部鹽膏層的水平最大地應(yīng)力、水平最小地應(yīng)力和垂向地應(yīng)力。
[0062]其中，步驟5包括:
[0063]步驟51，根據(jù)實際地質(zhì)構(gòu)造，采用有限差分軟件建立與實際相符的三維復(fù)雜地質(zhì)體模型；
[0064]步驟52，根據(jù)實際地質(zhì)情況，包括井下溫度、應(yīng)力情況以及鹽膏巖的蠕變特性，選取合適的蠕變本構(gòu)方程；
[0065]步驟53，根據(jù)建立的三維復(fù)雜地質(zhì)體模型和選取的蠕變本構(gòu)方程，反演區(qū)域鹽膏層地應(yīng)力場。
[0066]其中，步驟6包括:
[0067]步驟61，確定設(shè)計井段含夾層鹽膏層使用的鉆井液密度；
[0068