钻井地质力学模型关键参数计算和应用研究

发布时间：2017-04-21 13:19

  本文关键词：钻井地质力学模型关键参数计算和应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钻井地质力学模型的建立和应用是近年来钻井工程领域内的一个热点研究问题,是解决钻井过程中井壁稳定、事故预警及风险预测的重要手段,也是在诸如页岩气、煤层气等非常规油气资源水力压裂作业的有力依据,如何应用具体作业区块的钻井、测井、录井及岩石力学实验等信息,建立合理的地质力学模型已经成为科学化钻井急需解决的问题之一。地质力学模型建立的合理与否,关键在于模型参数计算的准确性,本文提出钻井地质力学模型关键参数计算和应用研究,目的是为地质力学模型关键参数计算探索一种可行的计算方法。论文首先分析了常规地质模型与地质力学模型之间的区别和联系,确定了地质力学模型建立过程中特定参数的信息来源。其次,针对测井数据中横波缺失问题拟合出了不同地层岩性、多参数影响下横波数据的预测公式。然后,基于有限元软件进行了岩石三轴应力分析和模拟,得到了岩石在任意围压下应力-应变的拟合关系。通过与实验数据对比分析,验证了公式在误差允许范围内数据的一致性,解决了地质力学建模过程中,岩石三轴实验测试数据的不足问题。最后,在关键参数计算的基础上,提出了建立地质力学模型的思路、方法、流程,并结合特定的研究区块建立了地质力学模型,完成了沿井眼轨迹力学参数剖面的抽取。论文的创新之处在于提出了一种地质与工程相结合的地质力学模型建立方法,并着重研究了模型建立过程中关键参数的计算、横波数据补偿公式的拟合、岩石三轴试验的模拟,以及沿井眼轨迹力学参数的抽取等关键问题。通过本文的研究,为地质力学模型建立及其关键参数计算探索了一种切实可行的方法,这对于降低钻井过程中井壁失稳、坍塌卡钻等作业风险,优化水力压裂作业的施工方案,提高钻井和压裂作业的科学化水平都具有一定的推动作用。
【关键词】：地质力学模型 横波预测 三轴试验 岩石力学剖面
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE21
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 本文研究目的和意义9
• 1.2 国内外研究现状分析9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 主要研究内容11-12
• 1.4 本文的创新点12-13
• 第二章 钻井地质力学模型的概念及特点13-18
• 2.1 钻井地质力学模型的定义13-14
• 2.2 钻井地质力学模型的特点14-15
• 2.2.1 常规地质模型14-15
• 2.2.2 地质力学模型15
• 2.2.3 常规地质模型与MEM区别和联系15
• 2.3 地质力学模型的主要内容15-17
• 2.4 地质力学模型的信息来源17-18
• 第三章 钻井地质力学模型关键参数计算18-62
• 3.1 井壁围岩地应力分析及计算方法18-40
• 3.1.1 井壁周围地应力的影响因素分析18
• 3.1.2 井壁周围断层应力关系分析18-24
• 3.1.3 井壁周围地应力的测量方法24-28
• 3.1.4 直井井壁围岩应力状态分析及计算28-30
• 3.1.5 斜井井壁围岩应力状态分析及计算30-35
• 3.1.6 井筒周围应力分布状况有限元分析35-40
• 3.1.7 基于地球物理测井的应力计算40
• 3.2 横波信息缺失及补偿问题分析和计算40-47
• 3.2.1 横波缺失及补偿分析40-42
• 3.2.2 横波信息的补偿计算42-46
• 3.2.3 数据拟合的对比分析46-47
• 3.3 井壁岩石力学参数计算47-54
• 3.3.1 砂岩地层岩石力学参数计算47-50
• 3.3.2 页岩地层岩石力学参数计算50-52
• 3.3.3 碳酸盐层岩石力学参数计算52-54
• 3.4 地层坍塌压力计算54-59
• 3.4.1 直井井壁坍塌压力分析计算55-56
• 3.4.2 斜井井壁坍塌压力分析计算56-58
• 3.4.3 测井资料预测地层坍塌压力58-59
• 3.5 地层破裂压力计算59-62
• 3.5.1 直井井壁破裂压力分析计算59
• 3.5.2 斜井井壁破裂压力分析计算59-60
• 3.5.3 测井资料预测地层破裂压力60-62
• 第四章 岩石三轴试验及力学参数分析62-75
• 4.1 基于有限元分析的岩石三轴试验模拟62-70
• 4.1.1 应力-应变各阶段曲线分析62-64
• 4.1.2 模拟主要内容及步骤64-68
• 4.1.3 岩石任意围压应力-应变曲线拟合68-70
• 4.2 XX井岩石力学实验分析及结果70-75
• 4.2.1 XX井岩样加工情况71
• 4.2.2 岩样应力应变测试分析71-72
• 4.2.3 岩石声发射实验分析72-73
• 4.2.4 地应力大小测试结果73-74
• 4.2.5 岩石力学参数测试结果74-75
• 第五章 地质力学模型的建立75-85
• 5.1 模型建立思路75
• 5.2 模型建立方法75-79
• 5.2.1 变差函数基本概念75-76
• 5.2.2 基于变差函数计算方法76-77
• 5.2.3 变差函数计算流程77-78
• 5.2.4 变差函数参数计算结果78-79
• 5.3 地质力学模型力学参数计算79-82
• 5.3.1 XX井岩石力学关键参数计算80-81
• 5.3.2 XX井三压力剖面参数计算81-82
• 5.3.3 XX井水平地应力计算82
• 5.4 地质力学模型建立流程82-85
• 5.4.1 数据整理与输入82-83
• 5.4.2 建立构造模型83
• 5.4.3 建立力学属性模型83-85
• 第六章 XX区块MEM建立及力学参数剖面抽取85-92
• 6.1 XX区块地质构造特征分析85-86
• 6.2 XX区块地质力学模型的建立86-88
• 6.3 XX区块Y井压力剖面抽取结果对比分析88-92
• 6.3.1 孔隙压力剖面抽取结果对比分析90
• 6.3.2 坍塌压力剖面抽取结果对比分析90
• 6.3.3 破裂压力剖面抽取结果对比分析90-92
• 第七章 结论及建议92-93
• 7.1 结论92
• 7.2 建议92-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-97
• 攻读硕士学位期间发表的论文97-98

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