基于实钻资料的井壁稳定实时预测理论

doi:10.7623/syxb201102022

石油学报 ›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (2): 324-328.DOI: 10.7623/syxb201102022

基于实钻资料的井壁稳定实时预测理论

赵海峰陈勉

中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京 102249

收稿日期:2010-07-21 修回日期:2010-11-23 出版日期:2011-03-25 发布日期:2011-05-25
通讯作者: 赵海峰
作者简介:赵海峰，男，1980年10月生，2007年获中国科学院力学研究所博士学位，现为中国石油大学（北京）讲师，主要从事石油工程岩石力学研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目（No.90510005) 和国家高技术研究发展计划（863）项目（2006AA06A109-1-1-1)联合资助。

Real-time prediction of borehole instability based on actual drilling data

ZHAO Haifeng CHEN Mian

Received:2010-07-21 Revised:2010-11-23 Online:2011-03-25 Published:2011-05-25

摘要/Abstract

摘要：

实际工程要求对井壁稳定问题做到提前预知，因而井壁稳定实时预测研究意义重大。基于实钻录井和测井资料提出了井壁稳定实时预测方法。将发生变形的井眼看作椭圆形，应用弹性理论的复势解法及叠加原理得到井壁应力分布，从而建立井壁围岩的变形程度与岩石物理力学性质、地应力、孔隙压力、泥浆密度及理化性质的关系，在此基础上由泥浆录井和测井资料，反算地应力及孔隙压力，从地震反演得到的岩石力学模型中提取钻头下方一定深度范围内的地层密度和声波时差数据，计算待钻地层的压力曲线，从而实时预测钻头下井段井壁稳定。该方法应用在川东北部地应力复杂地区，取得了较满意的效果。

关键词: 井壁稳定, 地应力, 实钻资料, 反演, 实时预测

Abstract:

The borehole instability in practical engineering should be predicted and handled as soon as possible, so a study on the real-time prediction of borehole instability (referring to the prediction of the borehole stability under bit based on the information from drilled sections) is of significance. The present paper introduced a method to predict borehole instability in real time based on actual drilling and well-logging data. The borehole to be deformed was regarded as an ellipse and the stress distribution around borehole derived from the complex potential method and superposition principle was used to correlate the borehole deformation (including collapse, necking, cracking, etc.) with rock mechanical properties, earth stress and pore pressure as well as mud density with physical and chemical properties. Based on these relationships, mud logging and well-logging data were employed to inversely compute earth stress and pore pressure. Subsequently, the density and acoustic travel-time data of strata under the certain depth of bit were deduced from a lithomechanical model established by seismic inversion, and then they were employed to predict the borehole instability under bit in real time. The application of this approach to a northeast Sichuan Basin gained a satisfactory result.

Key words: borehole stability, earth stress, actual drilling data, inverse analysis, real-time prediction

赵海峰陈勉. 基于实钻资料的井壁稳定实时预测理论[J]. 石油学报, 2011, 32(2): 324-328.

ZHAO Haifeng CHEN Mian. Real-time prediction of borehole instability based on actual drilling data[J]. Editorial office of ACTA PETROLEI SINICA, 2011, 32(2): 324-328.

参考文献

[1]金衍，陈勉，张旭东．钻前井壁稳定预测方法的研究[J]．石油学报，2001，22 (3)：96-99.

Jin Yan，Chen Mian，Zhang Xudong．Study on prediction for borehole stability before drilling[J]．Acta Petrolei Sinica，2001，22 (3)：96-99. [2]吴超,陈勉,金衍.井壁稳定性实时预测方法[J]．石油勘探与开发,2008,35(1)：80-84.

Wu Chao，Chen Mian，Jin Yan．Real-time prediction method of borehole stability[J]．Petroleum Exploration and Development，2008,35(1)：80-84.

[3]吴超，陈勉，金衍．基于地震属性技术的井壁稳定随钻预测新方法[J]．中国石油大学学报:自然科学版，2007，31(6)：141-146.

Wu Chao，Chen Mian，Jin Yan．A new method of predicting borehole stability while drilling based on seismic attribute technology[J]．Journal of China University of Petroleum：Natural Science Edition，2007，31(6)：141-146.

[4]石林，张旭东，金衍，等．深层地应力测量新方法[J]．岩石力学与工程学报，2004，23(14)：2355-2358.

Shi Lin，Zhang Xudong，Jin Yan,et al．New method for measurement of in-situ stress at great depth[J]．Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2004，23(14)：2355-2358.

[5]Lavrov A.The Kaiser effect in rocks：Principles and stress estimation techniques [J]．International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2003，40(2)：151-171.

[6]季宗镇，戴俊生，汪必峰．地应力与构造裂缝参数间的定量关系[J]．石油学报，2010，31(1)：68-72.

Ji Zongzhen，Dai Junsheng，Wang Bifeng．Quantitative relationship between crustal stress and parameters of tectonic fracture [J]．Acta Petrolei Sinica，2010，31(1)：68-72.

[7]张广清，陈勉，赵艳波．新井定向射孔转向压裂裂缝起裂与延伸机理研究[J]．石油学报，2008，29(1)：116-119．

Zhang Guangqing，Chen Mian，Zhao Yanbo．Study on initiation and propagation mechanism of fractures in oriented perforation of new wells[J]．Acta Petrolei Sinica，2008，29(1)：116-119.

[8]赵海峰，陈勉，金衍．水力裂缝在地层界面的扩展行为[J]．石油学报，2009，30(3)：450-454．

Zhao Haifeng，Chen Mian，Jin Yan．Extending behavior of hydraulic fracture on formation interface[J]．Acta Petrolei Sinica，2009，30(3)：450-454.

[9]陈勉，金衍，张广清．石油工程岩石力学[M]．北京：科学出版社，2008:56-58.

Chen Mian，Jin Yan，Zhang Guangqing．Petroleum related rock mechanics[M]．Beijing：Science Press,2008:56-58.

[10]金衍,陈勉,郭凯俊,等.复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究[J].岩石力学与工程学报,2006,25(11):2287-2291.

Jin Yan,Chen Mian,Guo Kaijun,et al.Study on determination method of in-situ stress for complex silt formations[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2006,25(11):2287-2291.

[11]Fjaer E,Holt R M,Horsrud P.Petroleum related rock mechanics [M].Amsterdam:Elsevier Press,1992.

[12]黄继新,彭仕宓,王小军,等.成像测井资料在裂缝和地应力研究中的应用[J].石油学报,2006,27(6):65-69.

Huang Jixin,Peng Shimi,Wang Xiaojun,et al.Applications of imaging logging data in the research of fracture and ground stress[J].Acta Petrolei Sinica,2006,27(6):65-69.

[13]Hudson J A，Cornet F H，Chistiansson R.ISRM suggested methods for rock stress estimation-Part 1：Strategy for rock stress estimation[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2003，40(7/8):991-998.

[14]Ito T,Evans K,Kawai K,et al.Hydraulic fracture reopening pressure and the estimation of maximum horizontal stress[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,1999,36(6): 811-826.

[15]Rutqvist J,Tsang C F,Stephansson O.Uncertainty in the maximum principal stress estimated from hydraulic fracturing measurements due to the presence of the induced fracture [J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2000,37(1/2):107-120.

基于实钻资料的井壁稳定实时预测理论

Real-time prediction of borehole instability based on actual drilling data

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	糜利栋. 基于产气剖面的页岩气离散裂缝网络反演方法[J]. 石油学报, 2021, 42(4): 481-491.
[2]	李思亦, 唐晓明, 何娟, 许松, 孙福亭, 苏远大. 基于声波远探测和岩石力学分析的井旁裂缝有效性评价方法[J]. 石油学报, 2020, 41(11): 1388-1395.
[3]	何昌龙, 吕龑, 黄天俊, 李益, 郗诚, 钟光海, 吴仕虎, 杨广广, 干大勇. 基于岩石物理分析的页岩气叠前预测方法在川南威远地区的应用[J]. 石油学报, 2020, 41(10): 1209-1218.
[4]	杨浩. 三轴地应力作用下固井二界面的稳定性[J]. 石油学报, 2019, 40(S2): 152-159.
[5]	包友书. 陆相泥页岩在水平地应力作用下裂缝的多样性——以济阳坳陷古近系泥页岩为例[J]. 石油学报, 2019, 40(7): 777-785.
[6]	赵邦六, 撒利明, 石玉梅, 姚逢昌, 谢桂生, 孙虎生. 多分量数据全波形反演在气藏检测中的关键问题——以苏里格气田为例[J]. 石油学报, 2019, 40(3): 322-331.
[7]	徐立恒, 宋宝权, 韩嵩, 胡学恒, 李科, 杨会东, 王元波, 黄勇. 变尺度构造模型在地质统计学反演储层预测中的应用[J]. 石油学报, 2019, 40(2): 190-196,239.
[8]	李潮流, 胡法龙, 袁超, 李霞, 李长喜, 刘学锋. 利用核磁共振与常规测井联合反演确定致密储层多矿物组分[J]. 石油学报, 2018, 39(9): 1019-1027.
[9]	刘志杰, 范宜仁, 曹军涛, 肖承文, 邓少贵, 葛新民, 蔡德洋, 别康. 基于地应力校正的变胶结指数饱和度计算方法——以库车前陆盆地A井区为例[J]. 石油学报, 2018, 39(7): 814-823.
[10]	陆云龙, 吕洪志, 崔云江, 陈红兵. 基于三维莫尔圆的裂缝有效性评价方法及应用[J]. 石油学报, 2018, 39(5): 564-569.
[11]	高树生, 刘华勋, 叶礼友, 胡志明, 安为国. 页岩气井全生命周期物理模拟实验及数值反演[J]. 石油学报, 2018, 39(4): 435-444.
[12]	石万忠, 孟福林, 王晓龙, 徐立涛, 吴闯, 王任. 松辽盆地南部孤店断陷火石岭组烃源岩评价及预测[J]. 石油学报, 2018, 39(12): 1344-1354,1388.
[13]	张建坤, 吴吉忠, 徐文会, 吴开龙, 臧梅, 邢文军. 基于岩石物理的致密砂岩油藏叠前优势储层预测——以渤海湾盆地南堡凹陷4号构造东营组二段为例[J]. 石油学报, 2017, 38(7): 793-803.
[14]	石玉梅, 谢韬, 宋建勇, 杨志芳. 声学全波形反演预测饱和度[J]. 石油学报, 2017, 38(11): 1284-1292.
[15]	高佳佳, 邓金根, 闫伟, 冯于恬, 王厚东, 李扬. 基于井壁稳定控制建立井眼轨迹优化预测模型[J]. 石油学报, 2016, 37(9): 1179-1186.