[发明专利]一种地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法

说明书

本发明公开了一种地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法，包括：步骤一、地层坍塌及破裂压力定量计算；步骤二、地层坍塌及破裂压力不确定性来源分析；步骤三、地应力与岩石力学参数不确定性描述；步骤四、地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征。在本方案中，具有如下有益效果：本方案建立和完善了现有深层页岩气地层坍塌及破裂压力计算模型，并对地应力与岩石力学参数进行不确定性描述，建立了基于蒙特卡洛模拟的地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法，其结果不再是单一的压力曲线，而是具有概率信息的压力区间剖面，这样作对于复杂地质环境下的钻井来说更具有实际意义。

技术领域

本发明涉及深层页岩气复杂地层钻井技术领域，特别涉及一种地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法。

背景技术

地层坍塌压力和地层破裂压力是维持井壁稳定的安全钻井液密度窗口上下限，如何准确地预测和描述地层坍塌及破裂压力是规避井壁失稳风险的重要内容。随着钻井向深井复杂地层以及深水迈进，钻井过程中遇到的地质环境越来越复杂，在实际钻井工程中，由于钻井工程施工作业的特殊性，以及受地质条件的不确定性、作业环境因素的复杂性、施工方法和设计参数的变异性等多方面的影响，这就导致在钻井作业施工过程中会不时地碰到很多不确定因素，导致准确预测地层坍塌和破裂压力的难度不断增大。

现有的地层坍塌及破裂压力计算模型中输入的岩石力学参数及地应力都是按照定值处理，得到的地层坍塌及破裂压力预测结果也都是单值结果。

然而，计算模型中的地应力和岩石力学参数，需要根据地震或测井资料基于间接公式计算获得，存在不确定性。如果采用上述处理方法，则忽略了由于地层坍塌及破裂计算模型输入参数的不确定性而导致预测结果与实际结果之间存在的误差。基于不准确的单值预测结果进行设计，就有可能引发井壁失稳风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法中，建立和完善了现有深层页岩气地层坍塌及破裂压力计算模型，并对地应力与岩石力学参数进行不确定性描述，建立了基于蒙特卡洛模拟的地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法，其结果不再是单一的地层压力曲线，而是具有概率信息的地层压力区间剖面，这样作对于复杂地质环境下的钻井来说更具有实际意义。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法，包括：

步骤一、地层坍塌及破裂压力定量计算；

步骤二、地层坍塌及破裂压力不确定性来源分析；

步骤三、地应力与岩石力学参数不确定性描述；

步骤四、地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征。

优选地，在所述步骤一中，地层坍塌及破裂压力定量计算，包括：

求取岩石力学参数，选择适当的地应力模型计算地应力，根据地质环境岩性等特点选择地层坍塌及破裂压力计算模型，计算求取地层坍塌及破裂压力。

优选地，所述求取岩石力学参数，包括：

岩石力学参数分为岩石力学物理参数、岩石弹性参数和岩石强度参数：

(1)岩石力学物理参数

岩石纵波速度V_p为：

岩石横波速度V_s为：

式中，ΔT_p为岩石纵波时差，us/m；ΔT_s为岩石横波时差，us/m；ρb为岩石密度，g/cm³；E_d为动态杨氏模量，MPa；u_d为动态泊松比，无因次；