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川西地区钻井地质特征的测井研究

作　者: 田云英
导　师: 夏宏泉；范翔宇
学　校: 西南石油大学
专　业: 石油工程测井
关键词: 钻井地质特征测井资料岩石力学参数钻头选型泥浆密度窗口欠平衡测井
分类号: P631.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

“钻井地质特征因素的测井识别”技术是综合优快钻井技术集成的一个重要内容。钻井地质特征描述包括地层岩性、岩石力学参数、可钻性、研磨性和地应力及三地层压力体系等。川西坳陷发育有巨厚的侏罗系和上三叠系陆相碎屑岩地层,自上而下主要有蓬莱镇组、沙溪庙组、千佛崖组和须家河组4个气藏,上三叠系须家河组气藏以须二段为主要目的层,其井深一般为4600-5700米,该深层气藏是目前扩大储量的重要勘探目标。该区工程地质特征复杂,表现为;纵向上存在多个产层段和多套压力系统,在进入蓬莱镇后,高压气层发育、地质构造复杂,浅部地层多为不整合接触,地层破碎,泥页岩水化强,深部须家河组煤层不稳定、易坍塌,且裂缝与断裂发育,泥浆密度窗口窄,井壁稳定性差,易发生“喷漏卡塌”等钻井事故;此外在下沙溪庙和须家河组地层,地层岩性致密坚硬,以石英砂岩为主,研磨性强、可钻性差,导致钻速慢、钻井周期长,钻头选型难。由于测井资料蕴含大量的地质环境因素信息,具有高分辨率、连续性好、方便和经济等优点,可利用测井资料深入研究已钻井或待钻井的钻井工程地质特征。论文采用多矿物模型分析方法,计算地层岩石矿物成分和体积含量,建立了工区地层岩性体积剖面。基于岩石力学实验“刻度与标定”测井计算的岩石力学参数,建立工区岩石力学特性剖面,为钻头选型、地应力和地层压力计算提供了可靠的岩性、岩石力学依据。根据可钻性试验与测井计算的岩石可钻性,建立了地层可钻性剖面,结合实钻资料,采用灰色关联分析法优选与地层相匹配的钻头类型。该法克服了神经网络法建模困难、易出现判识混类等缺点,具有快速、直观、简便和符合率高等优点。基于川西深井地应力试验,开展了测井确定地应力方向和大小的研究,建立了工区地应力剖面。研究发现,工区须家河组地层地应力表现为σ_V＞σ_H＞σ_h,σ_H方向近于E-W向。鉴于川西地区须家河组的地层异常高压特性和等效深度法预测地层压力的局限,采用基于有效应力定理的层速度与有效应力关系模型来计算孔隙压力,同时借鉴经验公式并结合川西地区工程地质特点,优选出适合工区的地层坍塌压力和破裂压力测井计算模型,确定防止井壁失稳的安全钻进泥浆密度窗口。实例表明,所计算的地应力、三地层压力及泥浆密度窗口合理,能满足现场钻井工程需要。川西须家河组地层具有低孔低渗、可钻性差和研磨性强等特点,采用欠平衡钻井技术,有利于保护油气层、消除“压持效应”而提高机械钻速和避免钻井液漏失及压差卡钻事故等,采用欠平衡测井可及时获取地层信息。本文根据声电核三大类测并方法的测量原理,给出在充气介质欠平衡测井条件下可选用的电缆测井系列,分析了欠平衡状态下测井曲线响应特征及其异常现象,形成一套欠平衡测井储层参数解释方法,取得了较好的应用效果。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
1 绪论  7-12
  1.1 问题提出、研究目的及意义  7-9
  1.2 主要研究内容、研究思路及创新点  9-12
    1.2.1 主要研究内容  9
    1.2.2 研究思路  9-11
    1.2.3 论文创新点  11-12
2 川西地区地质、钻井和测井概况  12-20
  2.1 工区地质概况  12-16
  2.2 工区钻井概况  16-18
  2.3 工区测井概况  18-20
3 川西深井地层岩石力学特征研究  20-42
  3.1 基于多矿物模型分析法建立地层岩性剖面  20-24
  3.2 高温高压深井岩石力学参数及地应力实验研究  24-32
    3.2.1 三轴岩石力学实验  24-31
    3.2.2 Kaiser地应力实验  31-32
  3.3 地层岩石力学参数测井解释方法研究  32-42
    3.3.1 岩石力学参数测井计算方法  33-36
    3.3.2 无△t_s曲线时岩石泊松比测井计算方法  36-42
4 川西深井地层可钻性与钻头选型研究  42-65
  4.1 基于测井资料建立岩石可钻性、研磨性剖面  42-47
  4.2 基于地层抗钻参数和实钻资料的钻头选型研究  47-65
    4.2.1 钻头分类标准  47-49
    4.2.2 利用岩石声波时差、可钻性和抗压强度等参数优选钻头研究  49-53
    4.2.3 基于测井信息和灰色关联法的钻头选型  53-65
      4.2.3.1 灰色关联法钻头选型方法原理  53-54
      4.2.3.2 钻头选型统计模式的建立  54-55
      4.2.3.3 实例分析  55-65
5 川西深井地应力特征研究  65-77
  5.1 地应力分类  65-66
  5.2 基于成像测井资料确定地应力方向  66-71
  5.3 地应力测井计算方法研究  71-75
  5.4 实例分析  75-77
6 川西深井地层压力特征及井壁稳定性研究  77-99
  6.1 地层孔隙压力计算模型的建立  77-80
  6.2 地层坍塌压力计算模型的建立  80
  6.3 地层破裂压力计算模型的建立  80-82
  6.4 地层三压力剖面的建立与泥浆密度窗口的确定  82-89
  6.5 欠平衡状态下测井资料的解释方法研究  89-99
    6.5.1 欠平衡钻井、测井地层适应性分析  89-90
    6.5.2 欠平衡测井响应特征与测井资料的解释方法研究  90-93
    6.5.3 实例分析  93-99
7 结论与建议  99-101
  7.1 结论  99-100
  7.2 建议  100-101
致谢  101-102
参考文献  102-104
附件  104

川西地区钻井地质特征的测井研究

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