本發(fā)明涉及油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種溶洞大小的隨鉆識別方法及裝置。

背景技術(shù)：

儲層是油氣賦存的場所,也是油氣勘探開發(fā)的直接目的層。例如，在碳酸鹽巖儲層中常見溶洞發(fā)育，溶洞的尺寸從數(shù)米到數(shù)十米不等，由于在鉆井過程中無法預(yù)知前方是否將會鉆遇溶洞或無法識別前方鉆遇溶洞的大小，經(jīng)常導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故和經(jīng)濟損失。

鉆井過程中識別儲層中溶洞大小一直是國際難題，因此，亟需一種精確預(yù)測儲層中溶洞大小的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種溶洞大小的隨鉆識別方法及裝置，以解決在鉆井過程中識別儲層中溶洞大小這一難題，實現(xiàn)精確的預(yù)測儲層中溶洞大小。

本發(fā)明第一個方面提供一種溶洞大小的隨鉆識別方法，包括：

根據(jù)多個預(yù)設(shè)的溶洞尺寸大小，對每種尺寸的溶洞建立其儲層的力學(xué)模型；

根據(jù)所述儲層的力學(xué)模型，以所述溶洞為中心，計算圍繞所述溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；

根據(jù)所述地應(yīng)力場計算得到儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；

根據(jù)所述儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定所述鉆頭反扭矩與所述儲層深度之間的理論數(shù)值；

獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩與儲層深度之間的實測數(shù)值，將所述實測數(shù)值與所述理論數(shù)值進行比對，確定所述目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，得到所述力學(xué)模型對應(yīng)的溶洞尺寸大小。

本發(fā)明另一個方面提供一種溶洞大小的隨鉆識別裝置，包括構(gòu)建模塊、第一計算模塊、第二計算模塊、第三計算模塊、識別模塊；

其中，所述構(gòu)建模塊，用于根據(jù)多個預(yù)設(shè)的溶洞尺寸大小，對每種尺寸的溶洞建立其儲層的力學(xué)模型；

所述第一計算模塊，用于根據(jù)所述儲層的力學(xué)模型，以所述溶洞為中心，計算圍繞所述溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；

所述第二計算模塊，用于根據(jù)所述地應(yīng)力場計算得到儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；

所述第三計算模塊，用于根據(jù)所述儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定所述鉆頭反扭矩與所述儲層深度之間的理論數(shù)值；

所述識別模塊，用于獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩與儲層深度之間的實測數(shù)值，將所述實測數(shù)值與所述理論數(shù)值進行比對，確定所述目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，得到所述力學(xué)模型對應(yīng)的溶洞尺寸大小。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過建立包含預(yù)設(shè)尺寸溶洞的儲層的力學(xué)模型；根據(jù)所述儲層的力學(xué)模型，以所述溶洞為中心，計算圍繞所述溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；根據(jù)所述地應(yīng)力場計算儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；根據(jù)所述儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定所述鉆頭反扭矩與所述儲層深度之間的理論數(shù)值；獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩的實測數(shù)值，將所述實測數(shù)值與所述理論數(shù)值進行比對，確定所述目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，確定溶洞尺寸大小。本發(fā)明可精確預(yù)測儲層中溶洞大小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲取其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種溶洞大小的隨鉆識別方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種溶洞大小的隨鉆識別方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例三提供的一種溶洞大小的隨鉆識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例四提供的一種溶洞大小的隨鉆識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲取的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

首先，對本發(fā)明涉及的儲層的地應(yīng)力場、畸變能密度和鉆頭反扭矩的關(guān)系進行說明。

巖石因受到地?zé)帷⒆赞D(zhuǎn)、引力、擠壓等因素影響，而向外界產(chǎn)生的欲恢復(fù)其原來形態(tài)的作用力，稱為地應(yīng)力。儲層巖石受到地應(yīng)力作用，在儲層溶洞洞口為中心的一定區(qū)域內(nèi)形成地應(yīng)力場。地應(yīng)力場與地質(zhì)形態(tài)有關(guān)，例如上覆材料的重量，從地表至儲層所在深度，不同深度分布有不同種類巖石，其巖石密度和厚度均不同，因此影響著不同深度的地應(yīng)力場。同時，溶洞大小不同，其周邊的地應(yīng)力場也不同。

巖石受到外力作用時，其內(nèi)部積蓄能量，存貯了一定的形變能，謂之畸變能密度。溶洞周邊的地應(yīng)力場的不同，對應(yīng)溶洞周邊各點的畸變能密度不同。通過利用相似原理實驗確定儲層畸變能密度對鉆頭反扭矩的影響規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)，儲層畸變能密度大，儲層易破碎，鉆頭產(chǎn)生的反扭矩較大；儲層畸變能密度小，儲層不易破碎，鉆頭產(chǎn)生的反扭矩較小。由此建立溶洞大小與其相對應(yīng)的鉆頭反扭矩的聯(lián)系。

基于這一特點，實驗分析不同大小溶洞周邊各點的鉆頭反扭矩，并在實際鉆井過程中監(jiān)測鉆頭反扭矩變化規(guī)律，與實驗分析所得的不同大小溶洞周邊各點的鉆頭反扭矩對比，從而精確識別溶洞大小，同時提出有針對性的鉆井和開發(fā)方案。

實施例一

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種溶洞大小的隨鉆識別方法的流程示意圖，如圖1所示，本實施例的方法可以包括：

步驟101：根據(jù)多個預(yù)設(shè)的溶洞尺寸大小，對每種尺寸的溶洞建立其儲層的力學(xué)模型；

儲層的力學(xué)模型可以為多種形狀的幾何模型，例如可以為內(nèi)部包含不同大小溶洞的正方體模型。正方體模型中包含的溶洞為橢球形，不同大小的溶洞具有不同的長軸長度和短軸長度，根據(jù)多個預(yù)設(shè)的長軸長度和短軸長度的組合，確定溶洞尺寸大小，進而對每種長軸長度和短軸長度的組合的溶洞建立其儲層的力學(xué)模型。同時，包含不同大小溶洞的正方體模型的邊長相同。

正方體模型中x、y軸為水平方向軸，z軸為豎直軸，溶洞及圍巖的幾何模型與邊界條件，正方體模型側(cè)面沿x、y軸方向受周圍巖石的擠壓作用，正方體底面沿z軸負(fù)方向受重力作用；正方體模型頂面受上覆巖層壓力。因此除頂面外的正方體模型的五個面約束正方體模型沿x、y、z三個方向上的位移。

同時，使用有限元方法在正方體模型上劃分網(wǎng)格，將正方體模型劃分為有限多個互聯(lián)的小單元，通過對每個小單元進行限定條件，例如限定每個小單元的物理力學(xué)參數(shù)，可以精確獲取正方體模型各區(qū)域的物理力學(xué)特性。

步驟102：根據(jù)儲層的力學(xué)模型，以溶洞為中心，計算圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；

巖石因受到地?zé)帷⒆赞D(zhuǎn)、引力、擠壓等因素影響，而向外界產(chǎn)生的欲恢復(fù)其原來形態(tài)的作用力，稱為地應(yīng)力。儲層巖石受到地應(yīng)力作用，在儲層溶洞洞口為中心的一定區(qū)域內(nèi)形成地應(yīng)力場。地應(yīng)力場與地質(zhì)形態(tài)有關(guān)，例如上覆材料的重量，從地表至儲層所在深度，不同深度分布有不同種類巖石，其巖石密度和厚度均不同，因此影響著不同深度的地應(yīng)力場。同時，溶洞大小不同，其周邊的地應(yīng)力場也不同。

溶洞周邊圍巖的地應(yīng)力場隨著距離溶洞洞口的遠近而變化，在溶洞周邊選取溶洞軸長的5倍范圍內(nèi)的圍巖，使用有限元方法限定每個小單元的物理力學(xué)參數(shù)，計算圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場。

正方體模型側(cè)面沿x、y軸方向地應(yīng)力場作用，通過計算溶洞周邊的地應(yīng)力場分布，可見圍繞不同大小溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場存在顯著的差異。

步驟103：根據(jù)地應(yīng)力場計算得到儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；

巖石受到外力作用時，其內(nèi)部積蓄能量，存貯了一定的形變能，謂之畸變能密度。由于圍繞不同大小溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場的不同，對應(yīng)溶洞周邊各點的畸變能密度不同。根據(jù)圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場計算其對應(yīng)的儲層畸變能密度。獲取圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場對應(yīng)的儲層深度，同時根據(jù)與儲層的地應(yīng)力場對應(yīng)的儲層畸變能密度數(shù)值，確定儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系。

步驟104：根據(jù)儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定鉆頭反扭矩與儲層深度之間的理論數(shù)值；

鉆頭反扭矩為鉆頭在儲層中鉆進過程中，鉆頭旋轉(zhuǎn)接觸巖石而受到的作用力。儲層畸變能密度大，儲層越易破碎，則鉆頭受到的反扭矩越大。相反，儲層畸變能密度小，儲層越不易破碎，則鉆頭受到的反扭矩越小。根據(jù)儲層畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，以及儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，可以計算出儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系。不同尺寸溶洞在相同的儲層深度，其對應(yīng)的鉆頭反扭矩數(shù)值不同，得到鉆頭反扭矩的理論數(shù)值。

步驟105：獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩與儲層深度之間的實測數(shù)值，將實測數(shù)值與理論數(shù)值進行比對，確定目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，得到力學(xué)模型對應(yīng)的溶洞尺寸大小。

在含有目標(biāo)溶洞的儲層實際鉆井時，在鉆頭上安裝應(yīng)變監(jiān)測元件。應(yīng)變監(jiān)測元件將扭矩信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并傳至地面。實時監(jiān)測和記錄鉆頭反扭矩在不同儲層深度的實測數(shù)值。

將鉆頭反扭矩在某一儲層深度的實測數(shù)值與預(yù)先建立的力學(xué)模型中相同儲層深度對應(yīng)的反扭矩的理論數(shù)值對比，確定反扭矩的實測數(shù)值與哪一種力學(xué)模型中的反扭矩的理論數(shù)值相同，即可確定目標(biāo)溶洞的尺寸大小。

本實施例通過建立包含預(yù)設(shè)尺寸溶洞的儲層的力學(xué)模型；根據(jù)所述儲層的力學(xué)模型，以所述溶洞為中心，計算圍繞所述溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；根據(jù)所述地應(yīng)力場計算儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；根據(jù)所述儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定所述鉆頭反扭矩與所述儲層深度之間的理論數(shù)值；獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩的實測數(shù)值，將所述實測數(shù)值與所述理論數(shù)值進行比對，確定所述目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，確定溶洞尺寸大小。本實施例可精確預(yù)測儲層中溶洞大小。

實施例二

圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種溶洞大小的隨鉆識別方法的流程示意圖，如圖2所示，本實施例的方法可以包括：

步驟201：根據(jù)多個預(yù)設(shè)的溶洞尺寸大小，確定不同尺寸的溶洞對應(yīng)的儲層的物理力學(xué)參數(shù)；

儲層的力學(xué)模型可以為多種形狀的幾何模型，例如可以為內(nèi)部包含不同大小溶洞的正方體模型。正方體模型中包含的溶洞為橢球形，不同大小的溶洞具有不同的長軸長度和短軸長度，根據(jù)多個預(yù)設(shè)的長軸長度和短軸長度的組合，確定溶洞尺寸大小，進而對每種長軸長度和短軸長度的組合的溶洞建立其儲層的力學(xué)模型。同時，包含不同大小溶洞的正方體模型的邊長相同。

正方體模型中x、y軸為水平方向軸，z軸為豎直軸，溶洞及圍巖的幾何模型與邊界條件，正方體模型側(cè)面沿x、y軸方向受周圍巖石的擠壓作用，正方體底面沿z軸負(fù)方向受重力作用；正方體模型頂面受上覆巖層壓力。因此除頂面外的正方體模型的五個面約束正方體模型沿x、y、z三個方向上的位移。

可選的，根據(jù)溶洞的長軸長度和短軸長度，確定不同尺寸的溶洞對應(yīng)的儲層的物理力學(xué)參數(shù)。例如確定不同尺寸的溶洞對應(yīng)的儲層的彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、抗拉強度。

步驟202：根據(jù)所述物理力學(xué)參數(shù)，建立所述尺寸的溶洞對應(yīng)的儲層的力學(xué)模型；

使用有限元方法在正方體模型上劃分網(wǎng)格，將正方體模型劃分為有限多個互聯(lián)的小單元，通過對每個小單元進行限定條件，例如限定每個小單元的物理力學(xué)參數(shù)。每個小單元的物理力學(xué)參數(shù)包括：彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、抗拉強度。

通過使用有限元方法在正方體模型上劃分網(wǎng)格，可以精確建立正方體模型各區(qū)域的物理力學(xué)參數(shù)。

步驟203：根據(jù)儲層的力學(xué)模型，以溶洞為中心，計算圍繞溶洞分布的儲層的垂向地應(yīng)力、儲層的水平最小主應(yīng)力和儲層的水平最大主應(yīng)力；

巖石因受到地?zé)帷⒆赞D(zhuǎn)、引力、擠壓等因素影響，而向外界產(chǎn)生的欲恢復(fù)其原來形態(tài)的作用力，稱為地應(yīng)力。儲層巖石受到地應(yīng)力作用，在儲層溶洞洞口為中心的一定區(qū)域內(nèi)形成地應(yīng)力場。地應(yīng)力場與地質(zhì)形態(tài)有關(guān)，例如上覆材料的重量，從地表至儲層所在深度，不同深度分布有不同種類巖石，其巖石密度和厚度均不同，因此影響著不同深度的地應(yīng)力場。同時，溶洞大小不同，其周邊的地應(yīng)力場也不同。

溶洞周邊圍巖的地應(yīng)力場隨著距離溶洞洞口的遠近而變化，在溶洞周邊選取溶洞軸長的5倍范圍內(nèi)的圍巖，使用有限元方法限定每個小單元的物理力學(xué)參數(shù)，計算圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場。

正方體模型側(cè)面沿x、y軸方向地應(yīng)力場作用，通過計算溶洞周邊的地應(yīng)力場分布，可見圍繞不同大小溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場存在顯著的差異。

可選的，圍繞不同大小溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場包括儲層的垂向地應(yīng)力、儲層的水平最小主應(yīng)力和儲層的水平最大主應(yīng)力。根據(jù)儲層的力學(xué)模型的物理力學(xué)參數(shù)，以及公式一、公式二和公式三，分別可以計算儲層的垂向地應(yīng)力、儲層的水平最小主應(yīng)力和儲層的水平最大主應(yīng)力。

公式一：

其中，σv為儲層的垂向地應(yīng)力；ρi為地層巖石密度；表示從地表到儲層經(jīng)過多種巖層，每種巖層的密度不同；g為重力加速度，取9.8m/s²；hi為地層巖石厚度，表示從地表到儲層經(jīng)過多種巖層，每種巖層的厚度不同。

公式二：

其中，σh為儲層的水平最大主應(yīng)力；σv為儲層的垂向地應(yīng)力；e為儲層的彈性模量；μ為儲層的泊松比；pp為上覆地層壓力；α為biot系數(shù)；εh、εh為構(gòu)造應(yīng)變系數(shù)。

公式三：

其中，σh為儲層的水平最小主應(yīng)力；σv為儲層的垂向地應(yīng)力；e為儲層的彈性模量；μ為儲層的泊松比；pp為上覆地層壓力；α為biot系數(shù)；εh、εh為構(gòu)造應(yīng)變系數(shù)。

通過公式一、公式二和公式三計算圍繞不同大小溶洞分布的儲層的垂向地應(yīng)力、儲層的水平最小主應(yīng)力和儲層的水平最大主應(yīng)力大小，精確獲取圍繞不同大小溶洞分布的地應(yīng)力場云圖，直觀獲取各區(qū)域儲層的地應(yīng)力場大小。不同尺寸溶洞在相同的儲層深度，其對應(yīng)的儲層的垂向地應(yīng)力、儲層的水平最小主應(yīng)力和儲層的水平最大主應(yīng)力不同。

步驟204：獲取井眼軌跡上預(yù)設(shè)點位置，確定預(yù)設(shè)點位置在儲層中的深度；

根據(jù)井眼軌跡，確定儲層畸變能密度的計算軌跡。井眼為鉆頭從地表鉆進儲層所經(jīng)過的軌跡。在井眼軌跡向溶洞逐漸接近的方向上，選取多個畸變能密度計算點作為預(yù)設(shè)點位置。

可選的，從距溶洞洞頂10m位置到距洞頂2m位置之間選取多個畸變能密度計算點作為預(yù)設(shè)點位置。

通過靈活的設(shè)計和選取預(yù)設(shè)點位置，可以獲取不同儲層深度的畸變能密度，使計算畸變能密度時涵蓋的井眼軌跡更多，以使計算結(jié)果更加精確。

步驟205：根據(jù)儲層的垂向地應(yīng)力、儲層的水平最小主應(yīng)力和儲層的水平最大主應(yīng)力，計算預(yù)設(shè)點位置處的畸變能密度；

巖石受到外力作用時，其內(nèi)部積蓄能量，存貯了一定的形變能，謂之畸變能密度。由于圍繞不同大小溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場的不同，對應(yīng)溶洞周邊各點的畸變能密度不同。根據(jù)圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場計算其對應(yīng)的儲層畸變能密度。

預(yù)設(shè)點位置處的畸變能密度取決于預(yù)設(shè)點位置處的垂向地應(yīng)力、預(yù)設(shè)點位置處的水平最小主應(yīng)力、預(yù)設(shè)點位置處的水平最大主應(yīng)力和預(yù)設(shè)點位置處對應(yīng)的物理力學(xué)參數(shù)。根據(jù)公式四計算預(yù)設(shè)點位置處的畸變能密度。

公式四：

其中，ud為畸變能密度；σh為儲層的水平最大主應(yīng)力；σh為儲層的水平最小主應(yīng)力；σv為儲層的垂向地應(yīng)力；e為儲層的彈性模量；μ為儲層的泊松比。

步驟206：將預(yù)設(shè)點位置處對應(yīng)的儲層深度與畸變能密度相結(jié)合，得到儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系。

根據(jù)預(yù)設(shè)點位置在儲層中的深度，以及與儲層的地應(yīng)力場對應(yīng)的儲層畸變能密度數(shù)值，確定儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系。不同尺寸溶洞在相同的儲層深度，其對應(yīng)的儲層畸變能密度不同。

步驟207：根據(jù)儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定鉆頭反扭矩與儲層深度之間的理論數(shù)值；

鉆頭反扭矩為鉆頭在儲層中鉆進過程中，鉆頭旋轉(zhuǎn)接觸巖石而受到的作用力。儲層畸變能密度大，儲層越易破碎，則鉆頭受到的反扭矩越大。相反，儲層畸變能密度小，儲層越不易破碎，則鉆頭受到的反扭矩越小。

可以通過多種方式確定鉆頭反扭矩與儲層畸變能密度的定量關(guān)系。舉例來說，可以根據(jù)相似原理，通過等比例縮小力學(xué)模型，實驗確定不同地應(yīng)力場條件下，鉆頭的反扭矩與儲層畸變能密度的關(guān)系。

實驗確定鉆頭反扭矩與儲層畸變能密度的定量關(guān)系，具體包括：

根據(jù)儲層的力學(xué)模型，選取等比例縮小的巖石塊建立巖塊模型，巖塊模型中包含等比例縮小的溶洞。在等比例縮小的溶洞周邊的選取多個鉆頭反扭矩計算點，利用實際鉆井裝置鉆進巖塊模型上的多個鉆頭反扭矩計算點，獲取巖塊模型中不同深度對應(yīng)的鉆頭反扭矩。同時，在儲層的力學(xué)模型中選取與等比例縮小的巖塊模型中的多個鉆頭反扭矩計算點對應(yīng)的多個儲層畸變能密度計算點，根據(jù)多個儲層畸變能密度計算點對應(yīng)的物理力學(xué)參數(shù)計算多個儲層畸變能密度計算點的地應(yīng)力場，根據(jù)多個儲層畸變能密度計算點的地應(yīng)力場計算多個儲層畸變能密度計算點的儲層畸變能密度，以獲取不同儲層深度的儲層畸變能密度。最后，根據(jù)力學(xué)模型中不同深度的儲層畸變能密度和巖塊模型中對應(yīng)深度的鉆頭反扭矩，擬合獲得鉆頭反扭矩與儲層畸變能密度的定量關(guān)系。

通過實驗確定的鉆頭反扭矩與畸變能密度的定量關(guān)系，如公式五所示：

公式五：mbt＝kud+c；

其中，mbt為鉆頭反扭矩；ud為儲層畸變能密度；k、c為實驗參數(shù)；具體的，k的取值在0.7左右，c的取值在-1～1之間。

根據(jù)儲層畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的定量關(guān)系，以及儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，可以計算出儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系。不同尺寸溶洞在相同的儲層深度，其對應(yīng)的鉆頭反扭矩數(shù)值不同，由此得到不同儲層深度的鉆頭反扭矩的理論數(shù)值。

通過實驗確定鉆頭反扭矩與儲層畸變能密度的定量關(guān)系，使二者關(guān)系更加精確，使計算出的與儲層深度對應(yīng)鉆頭反扭矩的理論數(shù)值更加精確。

步驟208：獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩與儲層深度之間的實測數(shù)值，將實測數(shù)值與理論數(shù)值進行比對，確定目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，得到力學(xué)模型對應(yīng)的溶洞尺寸大小。

在含有目標(biāo)溶洞的儲層實際鉆井時，在鉆頭上安裝應(yīng)變監(jiān)測元件。應(yīng)變監(jiān)測元件將扭矩信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并傳至地面。實時監(jiān)測和記錄鉆頭反扭矩在不同儲層深度的實測數(shù)值。

將鉆頭反扭矩在某一儲層深度的實測數(shù)值與預(yù)先建立的力學(xué)模型中相同儲層深度對應(yīng)的反扭矩的理論數(shù)值對比，確定反扭矩的實測數(shù)值與哪一種力學(xué)模型中的反扭矩的理論數(shù)值相同，即可確定目標(biāo)溶洞的尺寸大小。

本實施例通過建立包含預(yù)設(shè)尺寸溶洞的儲層的力學(xué)模型；根據(jù)所述儲層的力學(xué)模型，以所述溶洞為中心，計算圍繞所述溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；根據(jù)所述地應(yīng)力場計算儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；根據(jù)所述儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定所述鉆頭反扭矩與所述儲層深度之間的理論數(shù)值；獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩的實測數(shù)值，將所述實測數(shù)值與所述理論數(shù)值進行比對，確定所述目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，確定溶洞尺寸大小。本實施例可精確預(yù)測儲層中溶洞大小。

實施例三

圖3為本發(fā)明實施例三提供的一種溶洞大小的隨鉆識別裝置示意圖，如圖3所示，本實施例的裝置可以包括：構(gòu)建模塊31、第一計算模塊32、第二計算模塊33、第三計算模塊34、識別模塊35；

其中，構(gòu)建模塊31，用于根據(jù)多個預(yù)設(shè)的溶洞尺寸大小，對每種尺寸的溶洞建立其儲層的力學(xué)模型；

第一計算模塊32，用于根據(jù)儲層的力學(xué)模型，以溶洞為中心，計算圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；

第二計算模塊33，用于根據(jù)地應(yīng)力場計算得到儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；

第三計算模塊34，用于根據(jù)儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定鉆頭反扭矩與儲層深度之間的理論數(shù)值；

識別模塊35，用于獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩與儲層深度之間的實測數(shù)值，將實測數(shù)值與理論數(shù)值進行比對，確定目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，得到力學(xué)模型對應(yīng)的溶洞尺寸大小。

關(guān)于本實施例中的裝置，其中各個模塊執(zhí)行操作的具體方式已經(jīng)在有關(guān)該方法的實施例中進行了詳細(xì)描述，此處將不做詳細(xì)闡述說明。

本實施例通過建立包含預(yù)設(shè)尺寸溶洞的儲層的力學(xué)模型；根據(jù)儲層的力學(xué)模型，以溶洞為中心，計算圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；根據(jù)地應(yīng)力場計算儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；根據(jù)儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定鉆頭反扭矩與儲層深度之間的理論數(shù)值；獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩的實測數(shù)值，將實測數(shù)值與理論數(shù)值進行比對，確定目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，確定溶洞尺寸大小。本實施例可精確預(yù)測儲層中溶洞大小。

實施例四：

圖4為本發(fā)明實施例四提供的一種溶洞大小的隨鉆識別裝置示意圖，如圖4所示，本實施例的裝置可以包括：構(gòu)建模塊41、第一計算模塊42、第二計算模塊43、第三計算模塊44、識別模塊45；

其中，構(gòu)建模塊41，用于根據(jù)多個預(yù)設(shè)的溶洞尺寸大小，對每種尺寸的溶洞建立其儲層的力學(xué)模型；

第一計算模塊42，用于根據(jù)儲層的力學(xué)模型，以溶洞為中心，計算圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；

第二計算模塊43，用于根據(jù)地應(yīng)力場計算得到儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；

第三計算模塊44，用于根據(jù)儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定鉆頭反扭矩與儲層深度之間的理論數(shù)值；

識別模塊45，用于獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩與儲層深度之間的實測數(shù)值，將實測數(shù)值與理論數(shù)值進行比對，確定目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，得到力學(xué)模型對應(yīng)的溶洞尺寸大小。

可選的，構(gòu)建模塊41具體包括：參數(shù)確定單元411、處理單元412；

其中，參數(shù)確定單元411，用于根據(jù)溶洞的尺寸，確定尺寸的溶洞對應(yīng)的儲層的物理力學(xué)參數(shù)。

具體的，物理力學(xué)參數(shù)具體包括：儲層的彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、抗拉強度。

處理單元412，用于根據(jù)物理力學(xué)參數(shù)，建立尺寸的溶洞對應(yīng)的儲層的力學(xué)模型。

第一計算模塊42具體包括：第一計算單元421、第二計算單元422、第三計算單元423；

其中，第一計算單元421，用于計算儲層的垂向地應(yīng)力；

第二計算單元422，用于計算儲層的水平最小主應(yīng)力；

第三計算單元423，用于計算儲層的水平最大主應(yīng)力。

第二計算模塊43具體包括：第一確定單元431、第二確定單元432、第三確定單元433；

其中，第一確定單元431，用于獲取井眼軌跡上預(yù)設(shè)點位置，并確定預(yù)設(shè)點位置在儲層中的深度；

第二確定單元432，用于根據(jù)地應(yīng)力場，計算預(yù)設(shè)點位置處的畸變能密度；

第三確定單元433，用于將預(yù)設(shè)點位置處對應(yīng)的儲層深度與畸變能密度相結(jié)合，得到儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系。

關(guān)于本實施例中的裝置，其中各個模塊執(zhí)行操作的具體方式已經(jīng)在有關(guān)該方法的實施例中進行了詳細(xì)描述，此處將不做詳細(xì)闡述說明。

本實施例通過建立包含預(yù)設(shè)尺寸溶洞的儲層的力學(xué)模型；根據(jù)儲層的力學(xué)模型，以溶洞為中心，計算圍繞溶洞分布的儲層的地應(yīng)力場；根據(jù)地應(yīng)力場計算儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系；根據(jù)儲層深度與儲層畸變能密度之間的關(guān)系，以及實驗測定的畸變能密度與鉆頭反扭矩之間的關(guān)系，確定鉆頭反扭矩與儲層深度之間的理論數(shù)值；獲取目標(biāo)溶洞儲層的鉆頭反扭矩的實測數(shù)值，將實測數(shù)值與理論數(shù)值進行比對，確定目標(biāo)溶洞儲層對應(yīng)的力學(xué)模型，確定溶洞尺寸大小。本實施例可精確預(yù)測儲層中溶洞大小。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。