本发明专利技术涉及一种基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，包括以下步骤：确定定向井实施目的层，通过现场资料和室内实验得到储层天然裂缝产状、渗透率、孔隙度、岩石力学参数和地应力数据；绘制水力裂缝与天然裂缝沟通能力图版，确定满足最优裂缝沟通程度的定向井造斜方位范围 ；绘制造斜方位与井筒泄流能力关系图版，确定满足最大泄流能力的定向井造斜方位范围；绘制造斜方位与井筒稳定性关系图版，确定满足钻井井壁稳定的定向井造斜方位范围；考虑裂缝沟通能力、井筒泄流能力和井壁稳定性三个因素的共同影响，确定最佳定向井造斜方位范围{}。该设计方法操作简单、易于推广，可保障钻井井筒安全、改造程度高、开采产量好的综合效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气钻探工程
，具体涉及一种基于地质力学的裂缝型地层定 向井造斜方位的设计方法。
技术介绍
定向井和水平井是提高裂缝型致密砂岩、碳酸盐岩及页岩储层油气开采效率的有 效方式。储层深部复杂、物性特征差、孔隙度低、渗透率低，实践证明水平井技术与分段水力 压裂技术相结合是最有效的提高并维持致密砂岩储层单井产量的开发方式;致密砂岩储层 中天然裂缝发育是不可避免的地质难题，一方面水力裂缝如何沟通天然裂缝形成裂缝网络 是提高油气产量的关键，另一方面钻遇地层裂缝后井壁易发生坍塌、掉块、卡钻等复杂事 故，导致钻井周期延长，严重阻碍了油气的勘探开发。因此，需要从所面临的地质问题出发， 提出一套具有实施可行性的定向井造斜方位的设计方法，实现在利用天然裂缝获得最大产 能的同时确保定向井施工稳定、人员和财产安全的目的。 目前，关于裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，主要通过地质调研、现场钻井 复杂情况调研、失稳井段地层理化性能分析等手段，再根据现场实际经验选择造斜点、造斜 率、造斜方位等参数。该设计方法主要从定性评价和现场常用的造斜设备指标方面入手，不 涉及井壁稳定力学模型，未考虑最大化利用水力裂缝与天然裂缝沟通形成有利于油气生产 的复杂缝网和应力分布的影响，也未建立各向异性储层力学性质与井壁稳定性的内在联 系，无法定量反映造斜方位对井壁稳定、压裂改造效果的实际应用效果，因此，急需开发一 种，以满足井壁稳定、提高压裂改 造效果的要求。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于地质力学的裂缝型地层定向 井造斜方位的设计方法，其目的在于:通过考虑裂缝沟通能力、井筒泄流能力和井壁稳定性 三个因素的共同影响，实现满足裂缝型地层定向井或水平井造斜方位的最佳设计。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种基于地质力学的裂缝型地层定 向井造斜方位的设计方法，按照先后顺序包括以下步骤： 步骤一:确定定向井实施目的层，通过现场资料和室内实验得到储层天然裂缝产 状、渗透率、孔隙度、岩石力学参数和地应力数据； 步骤二:利用井筒方位与水力裂缝、天然裂缝沟通模型，结合所得到的储层数据， 绘制水力裂缝与天然裂缝沟通能力图版，确定满足最优裂缝沟通程度的定向井造斜方位范 围Ψι; 步骤三:利用蒙特卡洛方法构建离散裂缝随机地质模型，结合所得到的储层数据 和有限元数值计算结果，绘制造斜方位与井筒泄流能力关系图版，确定满足最大泄流能力 的定向井造斜方位范围Ψ 2; 步骤四：利用裂缝型地层的井周围岩应力分布模型和弱面破坏模型，结合所得到 的储层数据，绘制造斜方位与井筒稳定性关系图版，确定满足钻井井壁稳定的定向井造斜 方位范围Ψ 3; 步骤五:考虑裂缝沟通能力、井筒泄流能力和井壁稳定性三个因素的共同影响，确 定最佳的定向井造斜方位范围{ψι η ψ2 η ψ3}。 优选的是，所述步骤一中，室内实验包括岩石三轴压缩实验和声发射实验。 在上述任一方案中优选的是，所述步骤二中，确定满足最优裂缝沟通程度的定向 井造斜方位范围屯:的方法，按照先后顺序包括以下步骤： 步骤2.1:根据实测天然裂缝分布图版和实测天然裂缝产状数据，分析裂缝非连续 分布特性，将油气储层按照裂缝分布规律划分若干区域； 步骤2.2:根据所划分区域的裂缝几何特征、产状以及形成区域缝网的复杂程度， 建立定向井必要性序列； 步骤2.3:在定向井必要性序列内，根据所划分区域的地应力分布、岩石力学参数 和储层物性，分析该区域内的人工裂缝扩展规律； 步骤2.4:在定向井必要性序列内，根据所划分区域的裂缝产状，结合地应力方位 分布特征和水力裂缝扩展规律，计算满足高效压裂与安全钻进的水力裂缝与天然裂缝的沟 通逼近角，并分析水力裂缝与人工裂缝的沟通难易程度和所形成缝网的复杂程度；步骤2.5:综合分析结果，利用井筒方位与水力裂缝、天然裂缝沟通模型，结合所得 到的储层数据和天然裂缝产状，绘制水力裂缝与天然裂缝沟通能力图版，确定最佳裂缝逼 近角，进而确定满足最优裂缝沟通程度的定向井造斜方位范围Ψ:。 在上述任一方案中优选的是，所述定向井必要性序列为实施所述基于地质力学的 裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法能够产生良好效果的定向井。 在上述任一方案中优选的是，所述步骤三中，确定满足最大泄流能力的定向井造 斜方位范围Ψ2的方法，按照先后顺序包括以下步骤： 步骤3.1:利用蒙特卡洛方法构建离散裂缝随机地质模型，根据计算量需求对地质 模型进行网格划分，为有限元数值计算做准备； 步骤3.2:考虑地应力对泄流的影响，根据线弹性多孔介质力学推导的应力敏感模 型，构造有限元数值求解方程组，在定向井必要性序列内分别计算不同造斜方位下的泄流 能力； 步骤3.3:根据计算结果，绘制造斜方位与井筒泄流能力关系图版，确定满足最大 泄流能力的定向井造斜方位范围Ψ2。 在上述任一方案中优选的是，所述地质模型包括天然裂缝、人工裂缝和水平井筒 三个组成部分。 在上述任一方案中优选的是，所述步骤四中，确定满足钻井井壁稳定的定向井造 斜方位范围Ψ3的方法，按照先后顺序包括以下步骤:步骤4.1:利用裂缝型地层的井周围岩 应力分布模型和弱面破坏模型，结合地应力、地层强度和天然裂缝产状，在定向井必要性序 列内绘制不同区域的坍塌压力图版； 步骤4.2:根据坍塌压力图版，确定满足钻井井壁稳定的定向井造斜方位范围Ψ3。 在上述任一方案中优选的是，所述步骤五中，综合高效压裂、井筒泄流能力和钻井 井筒安全计算结果，在定向井必要性序列内绘制不同区域的包含各因素影响的最佳定向井 造斜方位总表。 在上述任一方案中优选的是，在Ψi、Ψ2、Ψ3三者没有交集时，考虑井筒泄流能力 和井壁稳定性两个因素的共同影响，确定最佳的定向井造斜方位范围{ψ2 η Ψ3}。 在上述任一方案中优选的是，所述定向井包括水平井。 本专利技术的，操作简单、易 于推广，通过建立适合于裂缝型地层的定向井造斜方位优选模型，结合水力压裂储层的改 造效果、压裂形成的复杂缝网产能以及井壁稳定性，综合计算得出实现现场井壁稳定和最 大化产能要求所需要的定向井造斜关键参数。根据对裂缝型地层岩体渗流机理的研究发 现，提高低孔渗裂缝型储层产能的关键在于:通过实施水力压裂改造，利用人工裂缝沟通天 然裂缝，形成高效的油气运移复杂裂缝网络。因此，本专利技术的设计方法以优化定向井造斜方 位为目标，综合考虑了水力裂缝与天然裂缝的沟通情况、压裂后的井筒泄流能力和井壁稳 定性三个因素的共同影响，为优化定向井或水平井的井眼轨迹提供指导依据，在确保造斜 施工安全顺利的基础上，实现了优化压裂改造效果和产能最大化的目的。本专利技术的设计方 法克服了传统井眼轨迹中造斜方位设计精度不高的缺点，避免了仅考虑地质靶点实现和工 具造斜能力的设计不足，能够保障钻井井筒安全、改造程度高、开采产量好的综合效益。【附图说明】 图1为按照本专利技术的的一 优选实施例工艺流程图； 图2为按照本专利技术的基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于地质力学的裂缝型地层定向井造斜方位的设计方法，按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：确定定向井实施目的层，通过现场资料和室内实验得到储层天然裂缝产状、渗透率、孔隙度、岩石力学参数和地应力数据；步骤二：利用井筒方位与水力裂缝、天然裂缝沟通模型，结合所得到的储层数据，绘制水力裂缝与天然裂缝沟通能力图版，确定满足最优裂缝沟通程度的定向井造斜方位范围Ψ1；步骤三：利用蒙特卡洛方法构建离散裂缝随机地质模型，结合所得到的储层数据和有限元数值计算结果，绘制造斜方位与井筒泄流能力关系图版，确定满足最大泄流能力的定向井造斜方位范围Ψ2；步骤四：利用裂缝型地层的井周围岩应力分布模型和弱面破坏模型，结合所得到的储层数据，绘制造斜方位与井筒稳定性关系图版，确定满足钻井井壁稳定的定向井造斜方位范围Ψ3；步骤五：考虑裂缝沟通能力、井筒泄流能力和井壁稳定性三个因素的共同影响，确定最佳的定向井造斜方位范围{Ψ1∩Ψ2∩Ψ3}。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢运虎，金衍，陈勉，侯冰，夏阳，朴立文，林伯韬，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。