[发明专利]基于实际钻井数据的地层自然造斜特性反演方法

说明书

本发明提供了一种基于实际钻井数据的地层自然造斜特性反演方法，其包括：利用随钻测量仪器获取实钻井眼轨迹的测斜数据；基于测斜数据在特定的模型下确定出井眼轨迹沿井深的井斜变化率和方位变化率，并由井斜变化率得到井斜角的变化规律；基于历史的实际钻井数据利用钻柱力学特性分析法获取造斜工具的工具造斜率和工具面角沿井深的变化规律，工具造斜率和工具面角用以表征造斜工具的定向造斜特性；基于定向造斜特性和井眼轨迹沿井深的井斜变化率和方位变化率反演出钻井所在区域的地层井斜率和地层方位率，以表征地层自然造斜特性对井眼轨迹的井斜变化率和方位变化率的影响，进而确定出钻井所在区域的地层自然造斜能力。

技术领域

本发明涉及油气井工程领域，具体说，涉及一种基于实际钻井数据的地层自然造斜特性反演方法。

背景技术

地层存在各向异性，具有自然造斜特性。地层自然造斜特性是客观存在的，只能有效利用而无法控制。研究地层自然造斜规律，对于井眼轨迹设计、监测和控制都具有重要意义。在井眼轨迹设计方面，基于地层自然造斜规律可进行三维漂移轨迹设计，从而能利用地层自然造斜规律钻进和中靶。这种方法能减少扭方位作业，有利于大钻压快速钻进、提高井身质量和降低钻井成本。在井眼轨迹预测与控制方面，地层自然造斜规律是前提条件，要有效预测和控制井眼轨迹，必须事先获取地层自然造斜规律。

然而，目前只能评价地层的各向异性，还没有获取地层自然造斜规律的方法。因此，亟需研究解决这个技术问题，以提高井眼轨迹设计、监测和控制的针对性和有效性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于实际钻井数据的地层自然造斜特性反演方法，所述反演方法包括以下步骤：

利用随钻测量仪器获取实钻井眼轨迹的测斜数据，所述测斜数据包括井深、井斜角、方位角；

基于所述测斜数据在特定的模型下确定出所述井眼轨迹沿井深的井斜变化率和方位变化率，并由所述井斜变化率得到所述井斜角的变化规律；

基于历史的实际钻井数据利用钻柱力学特性分析法获取造斜工具的工具造斜率和工具面角沿井深的变化规律，所述工具造斜率和所述工具面角用以表征所述造斜工具的定向造斜特性；

基于所述定向造斜特性和所述井眼轨迹沿井深的井斜变化率和方位变化率反演出钻井所在区域的地层井斜率和地层方位率，以表征地层自然造斜特性对所述井眼轨迹的井斜变化率和方位变化率的影响，进而确定出钻井所在区域的地层自然造斜能力。

根据本发明的基于实际钻井数据的地层自然造斜特性反演方法，优选的是，在基于所述测斜数据在特定的模型下确定出所述井眼轨迹沿井深的井斜变化率和方位变化率的步骤中，特定的模型包括空间圆弧模型和自然曲线模型，通用的井斜变化率方程和方位变化率方程表达形式如下：

式中，L为井深，单位：米；κ_α为井斜变化率，(°)/30米；κ_φ为方位变化率，(°)/30米；

积分所述井斜变化率方程，得到预测井段出的井斜角变化规律：

其中

α_A＝α(L_A)

式中：α为井斜角，(°)；下标A表示井段[L_A，L_B]的始点，即A点的井深为L_A。

根据本发明的基于实际钻井数据的地层自然造斜特性反演方法，优选的是，在基于历史的实际钻井数据利用钻柱力学特性分析法获取造斜工具的工具造斜率和工具面角沿井深的变化规律的步骤中，按照以下方程表示所述工具造斜率和所述工具面角沿井深的变化规律：