[发明专利]一种冻土层钻井方案确定方法、装置及设备

说明书

本说明书实施例提供一种冻土层钻井方案确定方法、装置及设备。所述方法包括：获取钻井区域的土体参数；所述钻井区域包括冻土层区域；所述土体参数包括土体初始温度和土体初始含水率中的至少一种；根据候选钻井方案和所述土体参数模拟钻井过程中的温度变化情况；基于油气井的井身结构特征和所述温度变化关系，利用所述土体参数计算对应于油气井的承载力；所述承载力包括土体作用于油气井以使油气井维持稳定的力；在所述承载力满足油气井稳定条件的情况下，确定所述候选钻井方案为应用钻井方案。上述方法实现了钻井相应参数的定量计算，保证了模拟过程的准确性，从而对冻土层中实际钻井过程的实施进行了有效的指导，保证了勘探开发的有效进行。

技术领域

本说明书实施例涉及地层勘探开发技术领域，特别涉及一种冻土层钻井方案确定方法、装置及设备。

背景技术

随着社会的进步和发展，目前对于化石能源的消耗量逐年增加。为了满足日益增长的需求，针对不同地质中油气资源进行开发具有愈发重要的意义。而在北极、亚北极等低温区域中广泛发育着大面积冻土，其中蕴藏着丰富的油气资源。如何对冻土层中的油气资源进行开发是当前地质勘探开发领域一个重要的课题。

在冻土层进行油气开发困难重重，作业难度大、风险高、采用的工艺、技术和装备也和一般地层钻井不同。其中井口稳定性是一项关键技术难题。在冻土层钻井及后续开发过程中由于井筒和地层间的热交换，导致浅部的冻土层融化，地层的承载力和稳定性大幅下降，井口及表层导管失稳，将严重威胁作业安全。

目前在实际钻井之前，往往通过制备岩样和钻井模型，通过向钻井模型中输入一定温度的模拟钻井液，来判断是否会因为温度升高导致井身下沉或失稳等情况发生。但是，这种模拟的方式只能大致模拟钻井方案的可行性，无法定量分析确定钻井方案在应用时是否会出现井身下沉或失稳等情况，并不能排除生产事故发生的可能性。因此，为了保证在冻土层的钻井方案的有效实施，目前亟需一种能够定量分析冻土层钻井方案的可行性的方法。

发明内容

本说明书实施例的目的是提供一种冻土层钻井方案确定方法、装置及设备，以解决如何准确判断冻土层钻井方案可行性的问题。

为了解决上述技术问题，本说明书实施例提出一种冻土层钻井方案确定方法，包括：获取钻井区域的土体参数；所述钻井区域包括冻土层区域；所述土体参数包括土体初始温度和土体初始含水率中的至少一种；根据候选钻井方案和所述土体参数模拟钻井过程中的温度变化情况；基于油气井的井身结构特征和所述温度变化关系，利用所述土体参数计算对应于油气井的承载力；所述承载力包括土体作用于油气井以使油气井维持稳定的力；在所述承载力满足油气井稳定条件的情况下，确定所述候选钻井方案为应用钻井方案。

本说明书实施例还提出一种冻土层钻井方案确定装置，包括：土体参数获取模块，用于获取钻井区域的土体参数；所述钻井区域包括冻土层区域；所述土体参数包括土体初始温度和土体初始含水率中的至少一种；温度变化关系模拟模块，用于根据候选钻井方案和所述土体参数模拟钻井过程中的温度变化关系；承载力计算模块，用于基于油气井的井身结构特征和所述温度变化关系，利用所述土体参数计算对应于油气井的承载力；所述承载力包括土体作用于油气井以使油气井维持稳定的力；应用钻井方案确定模块，用于在所述承载力不小于油气井自重的情况下，确定所述候选钻井方案为应用钻井方案。

本说明书实施例还提出一种冻土层钻井方案确定设备，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序指令；所述处理器，用于执行所述计算机程序指令以实现以下步骤：获取钻井区域的土体参数；所述钻井区域包括冻土层区域；所述土体参数包括土体初始温度和土体初始含水率中的至少一种；根据候选钻井方案和所述土体参数模拟钻井过程中的温度变化情况；基于油气井的井身结构特征和所述温度变化关系，利用所述土体参数计算对应于油气井的承载力；所述承载力包括土体作用于油气井以使油气井维持稳定的力；在所述承载力满足油气井稳定条件的情况下，确定所述候选钻井方案为应用钻井方案。