基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法及装置与流程

1.本发明涉及石油天然气钻井技术领域，尤指一种基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法及装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.陆上深层是能源的重要接替领域，39％剩余石油和57％剩余天然气分布在深层，深层特深层油气资源成为未来油气战略的主战场。盐膏层是油气成藏的天然良好盖层，在某些地区均蕴含着大量油气资源。但是，盐膏层在高温高压环境下具有很强的流动性，极易引起井眼缩颈、坍塌，造成起下钻遇阻、卡钻、套管变形等复杂事故，甚至出现井报废的风险，给安全钻井带来了严重挑战，使得盐膏层钻井一直是技术难题。以一示例性地区为例，该地区复杂深井井深8000m左右，同时发育巨厚复合盐膏层，钻进时挂卡、缩径、卡钻等事故频发，从2018年至2020年67口井共阻卡604次，造成严重卡钻7次。
4.目前，盐膏层钻井过程中常采用随钻扩眼技术钻穿盐膏层，减小盐膏层蠕变缩径位移量，减少或避免卡钻和缩径等复杂情况，同时可增大水泥环厚度，提高水泥环体系抵抗地层蠕变的能力，提高固井质量和保护油层套管，从而弥补盐膏层蠕变造成的影响，达到以“空间”换“时间”的目的。但是，现场随钻扩眼作业多偏向于经验作业，遇到钻时、扭矩等异常现象，才启用随钻扩眼工具，属于被动作业方式，缺少科学指导随钻扩眼作业时机选择，导致随钻扩眼效果差，安全时效低，甚至出现多次遇阻、卡钻等井下复杂事故，严重影响安全钻井周期。
5.综上来看，亟需一种可以克服上述缺陷，能够对盐膏层的随钻扩眼作业进行有效控制的技术方案。


技术实现要素：

6.为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法及装置；本发明能够在钻遇盐膏层时合理判断盐膏层随钻扩眼作业时机，提前对盐膏层启动随钻扩眼作业，实现主动作业，提高随钻扩眼作业效果，减小因被动作业带来的井下复杂事故，缩短盐膏层钻井周期，节约钻井施工成本，对深层超深层油气资源开发具有重要意义。
7.在本发明实施例的第一方面，提出了一种基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法，包括：
8.通过盐膏层蠕变测试实验，记录盐膏层蠕变数据；
9.根据所述盐膏层蠕变数据，绘制蠕变位移与蠕变时间的关系图版；
10.获取钻井日志资料，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度及蠕变段变形量；
11.根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度、蠕变段变形量及蠕变位移与蠕变时间的关系图版，确定随钻扩眼作业时机。
12.在本发明实施例的第二方面，提出了一种基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的装置，包括：
13.蠕变测试模块，用于通过盐膏层蠕变测试实验，记录盐膏层蠕变数据；
14.关系图版绘制模块，用于根据所述盐膏层蠕变数据，绘制蠕变位移与蠕变时间的关系图版；
15.钻井日志资料处理模块，用于获取钻井日志资料，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度及蠕变段变形量；
16.随钻扩眼作业时机判断模块，用于根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度、蠕变段变形量及蠕变位移与蠕变时间的关系图版，确定随钻扩眼作业时机。
17.在本发明实施例的第三方面，提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法。
18.在本发明实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法。
19.在本发明实施例的第五方面，提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法。
20.本发明提出的基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法及装置通过盐膏层蠕变测试实验，获取盐膏层蠕变规律，建立盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版，并结合基于蠕变段遇阻、卡钻等资料分析缩径变形量，判断盐膏层蠕变时间，从而合理指导邻井在盐膏层随钻扩眼作业时机决策，提高盐膏层随钻扩眼作业效果，防止井下卡钻事故发生，缩短钻井周期，节约钻井施工成本，对深层超深层油气资源开发具有重要意义。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1是本发明一实施例的基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法流程示意图。
23.图2是本发明一具体实施例的盐膏层蠕变测试实验的流程示意图。
24.图3是本发明一具体实施例的分析钻井日志资料的流程示意图。
25.图4是本发明一具体实施例的确定随钻扩眼作业时机的流程示意图。
26.图5是本发明一具体实施例的盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版的示意图。
27.图6是本发明一具体实施例的蠕变段钻井时钻具组合与井眼尺寸之间变形量示意图。
28.图7是本发明一具体实施例的标记蠕变段变形量位置的示意图。
29.图8是本发明一实施例的基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的装置架构示意图。
30.图9是本发明一实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
31.下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
32.本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
33.根据本发明的实施方式，提出了一种基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法及装置，涉及石油天然气钻井技术领域。本发明采用定性与定量结合的方法，综合运用室内实验和现场数据分析，合理判断盐膏层随钻扩眼作业时机，提高盐膏层随钻扩眼作业效果，减小盐膏层段事故复杂，缩短盐膏层段施工周期，节约钻井成本。
34.下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
35.图1是本发明一实施例的基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法流程示意图。如图1所示，该方法包括：
36.s1，通过盐膏层蠕变测试实验，记录盐膏层蠕变数据；
37.s2，根据所述盐膏层蠕变数据，绘制蠕变位移与蠕变时间的关系图版；
38.s3，获取钻井日志资料，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度及蠕变段变形量；
39.s4，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度、蠕变段变形量及蠕变位移与蠕变时间的关系图版，确定随钻扩眼作业时机。
40.本发明通过盐膏层蠕变测试实验，获取盐膏层蠕变规律，建立盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版，并结合基于蠕变段遇阻、卡钻等资料分析缩径变形量，判断盐膏层蠕变时间，从而合理指导邻井在盐膏层随钻扩眼作业时机决策，提高盐膏层随钻扩眼作业效果，防止井下卡钻事故发生，缩短钻井周期，节约钻井施工成本，对深层超深层油气资源开发具有重要意义。
41.为了对上述基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法进行更为清楚的解释，下面结合每一步骤来进行详细说明。
42.在s1中，通过盐膏层蠕变测试实验，记录盐膏层蠕变数据。
43.参考图2，具体流程为：
44.s101，将盐膏层岩样放置于真三轴实验仪器上；
45.s102，通过真三轴实验仪器分级加载轴向压力与围压，并采用多级升温方式对盐膏层岩样进行加热；
46.s103，待所述盐膏层岩样破坏后，停止实验，记录盐膏层蠕变数据。
47.在实际应用场景中，将切割完整的标准岩样放置于真三轴实验仪器上，组装设备
与管线。采用伺服控制系统分级加载轴向压力与围压，并采用多级升温方式控制内部温度。待岩样破坏后，实验仪器停机，冷却至室温后关闭伺服系统，并卸载轴向压力和围压，实验结束。
48.在s2中，根据所述盐膏层蠕变数据，绘制蠕变位移与蠕变时间的关系图版，包括：
49.按照盐膏层的深度统计不同深度的盐膏层蠕变数据，根据不同深度的盐膏层蠕变数据，分别绘制不同深度的盐膏层岩样的蠕变位移与蠕变时间的关系图版。
50.在s3中，获取钻井日志资料，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度及蠕变段变形量。
51.参考图3，具体流程为：
52.s301，根据钻井日志资料分析盐膏层段发生的事故；其中，所述事故为遇阻、卡钻在内的一种或多种组合；
53.s302，根据事故的钻井日志资料，确定蠕变段深度范围及钻井液密度；
54.s303，根据事故发生层段的钻具组合与井眼尺寸，确定蠕变段变形量。
55.具体的，根据钻井日志资料分析判断盐膏层段是否发生遇阻、卡钻等复杂事故。根据钻井日志中盐膏层遇阻、卡钻等资料确定蠕变段深度范围及钻井液密度。根据盐膏层遇阻、卡钻等层段钻具组合与井眼尺寸确定蠕变段变形量。
56.在s4中，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度、蠕变段变形量及蠕变位移与蠕变时间的关系图版，确定随钻扩眼作业时机。
57.参考图4，具体流程为：
58.s401，根据蠕变段深度，查找所述蠕变段深度对应的盐膏层岩样的蠕变位移与蠕变时间的关系图版；
59.s402，在关系图版中标记蠕变段变形量，得到所述蠕变段变形量对应的蠕变时间；
60.s403，根据所述钻井液密度及蠕变时间，确定随钻扩眼作业的间隔时间，按照所述间隔时间进行随钻扩眼作业。
61.具体的，在盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版纵坐标上，根据发生遇阻、卡钻等复杂事故蠕变段深度选择对应关系曲线。
62.在盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版纵坐标上标记蠕变段变形量位置。在盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版纵坐标上，根据所选择对应曲线与标记点位置，找到横坐标对应蠕变时间。
63.在钻遇到蠕变段深度的盐膏层段后，如果实际钻井液密度大于邻井蠕变段钻井液密度时，则以每隔一个蠕变时间作为启动随钻扩眼作业时机进行主动扩眼来满足工程要求。如果实际钻井液密度小于等于邻井蠕变段钻井液密度时，则以每隔3/4个蠕变时间作为启动随钻扩眼作业时机进行主动扩眼来满足工程要求。
64.需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
65.为了对上述基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明。
66.s1，通过盐膏层蠕变测试实验，记录盐膏层蠕变数据：
67.首先，将切割完整的标准岩样放置于真三轴实验仪器上，组装设备与管线。
68.在组装时，岩样外部包裹着热塑管，传感器放置在热塑管外侧，调整传感器探头位置后放置在基座中心，标准岩样尺寸为50mm
×
100mm；
69.通过真三轴实验仪器上的伺服控制系统分级加载轴向压力与围压，通过控制主应力σ1＝125mpa不变的情况下，从初始应力σ3＝120mpa、偏应力σ
1-σ3＝5mpa开始，每级降5mpa围压(σ3)的同时增加5mpa的轴向偏应力(σ
1-σ3)，从而保证主应力不变，逐级增加5mpa的偏应力；
70.通过真三轴实验仪器上的自动化程序多级升温方式控制内部温度，从100℃开始，分别设计110℃、120℃、130℃、140℃共5级温度；
71.待岩样破坏后，实验仪器停机，记录盐膏层蠕变数据，待岩样冷却至室温后关闭伺服系统，并卸载轴向压力和围压，实验结束。
72.s2，根据所述盐膏层蠕变数据，绘制蠕变位移与蠕变时间的关系图版：
73.统计所有岩样蠕变位移和蠕变时间，绘制不同深度处盐膏层岩样蠕变位移和蠕变时间点线图。参考图5，是本发明一具体实施例的盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版的示意图。在图5中，横坐标为时间，纵坐标为蠕变位移，图中标记h0至h4为不同的深度段。
74.s3，获取钻井日志资料，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度及蠕变段变形量：
75.根据钻井日志资料分析判断盐膏层段是否发生遇阻、卡钻等复杂事故。
76.根据钻井日志中盐膏层遇阻、卡钻等资料确定蠕变段深度范围及钻井液密度。
77.根据盐膏层遇阻、卡钻等层段钻具组合与井眼尺寸确定蠕变段变形量。
78.参考图6，是本发明一具体实施例的蠕变段钻井时钻具组合与井眼尺寸之间变形量示意图。如图6所示，基于钻具组合与井眼尺寸之间变形量，即可确定蠕变段变形量。
79.s4，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度、蠕变段变形量及蠕变位移与蠕变时间的关系图版，确定随钻扩眼作业时机：
80.在盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版纵坐标上，根据发生遇阻、卡钻等复杂事故蠕变段深度选择对应关系曲线。
81.在盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版纵坐标上标记蠕变段变形量位置。根据所选择对应曲线与标记点位置，找到横坐标对应蠕变时间。
82.参考图7，是本发明一具体实施例的标记蠕变段变形量位置的示意图。如图7所示，根据盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版，判断h0深度处20mm蠕变变形量所对应的蠕变时间t0。
83.在钻遇该盐膏层段后，如果实际钻井液密度大于邻井蠕变段钻井液密度时，则以每隔一个蠕变时间(t0)作为启动随钻扩眼作业时机进行主动扩眼来满足工程要求；
84.如果实际钻井液密度小于等于邻井蠕变段钻井液密度时，则以每隔3/4个蠕变时间(0.75t0)作为启动随钻扩眼作业时机进行主动扩眼来满足工程要求。
85.在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图8对本发明示例性实施方式的基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的装置进行介绍。
86.基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的装置的实施可以参见上述方法的
实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”或者“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
87.基于同一发明构思，本发明还提出了一种基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的装置，如图8所示，该装置包括：
88.蠕变测试模块810，用于通过盐膏层蠕变测试实验，记录盐膏层蠕变数据；
89.关系图版绘制模块820，用于根据所述盐膏层蠕变数据，绘制蠕变位移与蠕变时间的关系图版；
90.钻井日志资料处理模块830，用于获取钻井日志资料，根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度及蠕变段变形量；
91.随钻扩眼作业时机判断模块840，用于根据所述钻井日志资料确定蠕变段深度、钻井液密度、蠕变段变形量及蠕变位移与蠕变时间的关系图版，确定随钻扩眼作业时机。
92.在一实施例中，所述蠕变测试模块810具体用于：
93.将盐膏层岩样放置于真三轴实验仪器上；
94.通过真三轴实验仪器分级加载轴向压力与围压，并采用多级升温方式对盐膏层岩样进行加热；
95.待所述盐膏层岩样破坏后，停止实验，记录盐膏层蠕变数据。
96.在一实施例中，所述关系图版绘制模块820具体用于：
97.按照盐膏层的深度统计不同深度的盐膏层蠕变数据，根据不同深度的盐膏层蠕变数据，分别绘制不同深度的盐膏层岩样的蠕变位移与蠕变时间的关系图版。
98.在一实施例中，钻井日志资料处理模块830具体用于：
99.根据钻井日志资料分析盐膏层段发生的事故；其中，所述事故为遇阻、卡钻在内的一种或多种组合；
100.根据事故的钻井日志资料，确定蠕变段深度范围及钻井液密度；
101.根据事故发生层段的钻具组合与井眼尺寸，确定蠕变段变形量。
102.在一实施例中，随钻扩眼作业时机判断模块840具体用于：
103.根据蠕变段深度，查找所述蠕变段深度对应的盐膏层岩样的蠕变位移与蠕变时间的关系图版；
104.在关系图版中标记蠕变段变形量，得到所述蠕变段变形量对应的蠕变时间；
105.根据所述钻井液密度及蠕变时间，确定随钻扩眼作业的间隔时间，按照所述间隔时间进行随钻扩眼作业。
106.具体的，随钻扩眼作业时机判断模块840具体用于：
107.在钻遇到蠕变段深度的盐膏层段后，如果实际钻井液密度大于邻井蠕变段钻井液密度，以每隔一个蠕变时间作为启动随钻扩眼作业时机进行主动扩眼来满足工程要求；如果实际钻井液密度小于等于邻井蠕变段钻井液密度时，以每隔3/4个蠕变时间作为启动随钻扩眼作业时机进行主动扩眼来满足工程要求。
108.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的装置的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上
文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
109.基于前述发明构思，如图9所示，本发明还提出了一种计算机设备900，包括存储器910、处理器920及存储在存储器910上并可在处理器920上运行的计算机程序930，所述处理器920执行所述计算机程序930时实现前述基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法。
110.基于前述发明构思，本发明提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法。
111.基于前述发明构思，本发明提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法。
112.本发明提出的基于盐膏层蠕变规律判断随钻扩眼作业时机的方法及装置通过盐膏层蠕变测试实验，获取盐膏层蠕变规律，建立盐膏层蠕变位移与蠕变时间关系图版，并结合基于蠕变段遇阻、卡钻等资料分析缩径变形量，判断盐膏层蠕变时间，从而合理指导邻井在盐膏层随钻扩眼作业时机决策，提高盐膏层随钻扩眼作业效果，防止井下卡钻事故发生，缩短钻井周期，节约钻井施工成本，对深层超深层油气资源开发具有重要意义。
113.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
114.本发明是参照根据本发明实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
115.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
116.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
117.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻
易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。