[发明专利]一种井壁失稳机制分析与预测方法及系统

说明书

本发明提供了一种井壁失稳机制分析与预测方法及系统，属于石油、天然气钻探领域。所述方法采集钻井过程中的参数并构建钻完井资料数据库；通过对钻完井资料数据库中的数据进行降维处理，获得安全风险关联参数，并建立安全风险预警样本库；以安全风险关联参数为输入参数，以井径扩大率为输出参数形成井壁失稳分析及预测模型；利用所述井壁失稳分析及预测模型进行井壁失稳分析和预测。本发明通过使用先进的大数据数据分析手段，基于网络爬虫技术构建钻完井资料的开放式分布式数据库，通过构建井径扩大率相关资料人工神经网络分析方法，形成基于数据挖掘的井壁失稳机制分析与预测方法，深刻揭示了井壁失稳机理，为缓解井壁失稳问题提供了指导。

技术领域

本发明属于石油、天然气钻探领域，具体涉及一种井壁失稳机制分析与预测方法及系统，用于深井超深井地层井壁稳定钻井液性能优化工作中。

背景技术

数据挖掘是人工智能和数据库领域研究的热点问题，所谓数据挖掘是指从数据库中大量的数据中揭示出隐含的、先前未知的并有潜在价值的信息的非平凡过程。数据挖掘的特点是通过分析每个数据，从大量数据中寻找其规律的技术，主要有数据预处理、数据挖掘和评估与表示三个步骤。数据准备是从相关的数据源中选取所需的数据并整合成用于数据挖掘的数据集；规律寻找是用某种方法将数据集所含的规律找出来；规律表示是尽可能以用户可理解的方式将找出的规律表示出来。

近年来，随着塔里木盆地和四川盆地深层超深层获得重大油气突破，深部油气藏逐步成为极具现实勘探开发意义的油气资源领域。然而，深层油气藏地质情况特殊、地应力条件复杂，在长时间、多期次、强构造运动、高地应力和钻井过程中的高扰动应力作用下，钻井过程中深部地层井壁失稳问题突出。以顺北油气田为例，该油气田施工过程中在钻进奥陶系碳酸盐岩破碎性地层时，掉块严重，严重影响钻井时效。据不完全统计，工区完钻的5口勘探评价井因井壁坍塌、掉块严重共侧钻了10余次，单井损失时间最长达242d，累积损失时间超过669d，处理井筒周期占钻井总周期最高可达48.2％。井壁失稳问题目前已经成为制约深部油气藏高效建井的突出问题。

开展井壁失稳机理分析与预测方法研究主要依托井壁稳定模型开展。然而，由于深部地层地应力条件复杂、地层天然裂缝发育，岩石破裂准则适应性差，难以建立高效的井壁稳定模型，开展井壁稳定机制分析及预测难度大，评价可靠性不足。

中国专利公开文献CN110952978A公开了一种基于神经网络数据挖掘的钻井漏失裂缝宽度预测方法，以其为堵漏施工人员提供决策支持，提高裂缝性漏失的一次堵漏成功率。然而，该方法需要首先通过人工筛选收集钻完井相关资料，并构建包含12个输入参数的变量集，通过人工完成大量的完钻井相关资料的收集耗时耗力，且准确性差；其次钻井漏失过程中，决定裂缝宽度的参数可能并不只有这12项，而该专利仅将这12项作为输入参数，这可能导致模型预测结果偏差大；再次，该方法以成像测井获得的裂缝缝宽为预测结果标准值，而该缝宽仅为地层的静态裂缝宽度，并不是漏失过程中裂缝的最大动态宽度，预测结果标准值选择的不准确将导致该预测模型的预测准确度低。

近十余年来，随着钻井技术的不断进步，深井超深井的建成井数达到了一定规模，钻井数据得到了大量积累。尤其是在钻井液性能与井壁失稳方面，积累了大量的现场数据。然而，由于缺乏对数据的分析方法，还没有将这些数据转化成有用的信息和知识。因此，为了有效进行深部井壁失稳机制的分析，构建井壁稳定控制技术方法，迫切需要构建高效的数据挖掘方法，形成基于数据挖掘的井壁失稳机制分析与预测方法，深刻揭示井壁失稳机理，为缓解井壁失稳问题提供指导。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种井壁失稳机制分析和预测方法及系统，深刻揭示井壁失稳机理，构建井壁稳定预测方法，并提出井壁稳定对策，为井壁失稳提供更为准确和快速的分析和预测，并提供井壁稳定控制对策。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个方面，提供了一种井壁失稳机制分析和预测方法，所述方法采集钻井过程中的参数并构建钻完井资料数据库；