[发明专利]密井网浅层套损危害体识别方法

说明书

技术领域

 本发明涉及钻井工程技术领域，特别是一种密井网浅层套损危害体识别方法。

背景技术

[0002] 世界各油田不同程度地都发生了套管损坏，包括北美、俄罗斯、北海、南美、东南亚，以及中国。截止到2009年底，大庆油田共发现套损井约12000口，其中浅层套损井占30%左右。套管在长期开采、注水过程中，在各项作用力下易发生浅层套损。套损后，由于长期往浅层井段注水、下部地层高压油气通过浅层套损点外漏和套管外环空未封固或封固质量差，深部地层油气运移到浅层形成次生气藏等原因，浅层压力也逐渐增大，形成浅层危害体。浅层危害体是指在嫩二段以上非开发储层在油田开发期间逐渐形成的异常高压砂体或浸水泥页岩体。由于浅层套损危害体的发生区域、发育范围和危害形式具有不确定性，因此在浅层套损高压区钻井施工过程中易出现水浸、井塌、卡钻、井喷、报废进尺等复杂事故。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种密井网浅层套损危害体识别方法，该方法准确预测出危害体范围、深度及浅层压力系数，为浅层套损区钻井提供准确、翔实的地质数据，以此为依据，制定该区块安全钻井方案。为老油区安全快速钻井提供有力保证。

本发明采用的技术方案是：该密井网浅层套损危害体识别方法包括下列步骤：

密井网浅层套损危害体识别方法通过浅层钻井危害体形成机理分析、地应力预测与计算和岩石力学参数测试，根据目标区域地质构造特征、砂体分布状况、测井和录井资料，建立研究区域地质模型，并确定相应边界条件，运用数值模拟方法，预测地层压力异常情况和地层应力分布情况，识别目标区域钻井危害体，并确定危害体影响范围，以此为依据制定钻井对策：

（1）确定浅层套损高压区压力源，由此确定可能存在危害体：

A、浅层套损后，注水井长期往浅层井段注水；

B、下部油层高压油气通过套管内环空，在浅层套损点外漏进入上部地层；

C、下部地层高压油气通过套管外空间向上部运移；

（2）结合区域地质构造特征、砂体分布状况，确定出是否存在储集体，由此确定存在危害体；

（3）浅层钻井危害体形成机理分析：

通过以往取心、密度测井等资料进行实验和测试。

A、泥页岩层浅层钻井危害体

垂直于地层层理的浸水试验：利用X-Ray检测岩心中含水饱和度的变化是目前比较成熟的技术，根据岩样浸水前后的X-Ray值可以判断水的位置，再由测量的时间，就可以计算出泥岩的浸水速度，从试验结果可知：泥岩的浸水参数：泥岩浸水强度、浸水深度和浸水速度，主要受盖层孔隙压力之差的影响。

沿泥页岩层理界面浸水试验：沿垂直于泥岩层理界面方向和沿泥岩层理界面方向的浸水试验，说明了泥岩的浸水速度随浸水时间的增加而减慢，直至浸水速度为零，浸水速度和浸水深度均为注水压差的函数，压差越大，浸水速度和浸水深度也越大；

泥岩含水量对其力学特性的影响：不同类型的泥页岩其内聚力和内摩擦角的大小有很大差别，但浸水后其内聚力和内摩擦角都有很大程度的降低，曲线的斜率大小说明岩样对浸水的敏感程度；

泥页岩钻井危害体形成机理：注入压力超过泥页岩层的破裂压力，水侵范围为裂缝长度与浸水长度之和；

起裂模型： Terzaghi模式、史蒂芬模式、黄荣樽模式；

水平缝起裂模式：当注水压力超过水平缝起裂压力时，泥页岩层首先起裂，形成水平裂缝，并储集流体，形成浅层钻井危害体；

B、独立砂体浅层钻井危害体

地应力来源于残存的古构造应力、地层的上覆重力、大陆板块的运动碰撞、地层中的水压力梯度等。因此地应力是地下岩体中客观存在的内应力。在地下的岩体中存在着三个在方向上相互垂直的主地应力，即由岩体自重引起的垂向地应力σv 和两个水平方向的主地应力σH和σh。一般情况下，三个主应力是不相等的。

地应力计算模型：

垂向地应力计算模型：

瑞士地质学家Heim认为垂向地应力σv是由上覆地层重力引起的，它是随着地层密度和深度而变化的，因此可用密度测井资料来求出垂向地应力：

                      （3-1）

式中： h为地层埋藏深度；为地层密度随地层深度h变化的函数；g为重力加速度。

水平地应力计算模型：金尼克模式、Mattews 和Kelly模型、Terzaghi模型、Anderson模型、 Neberry模型、两向不等地应力模型