水平井鉆井方法和裝置制造方法及圖紙

本申請實施例提供了一種水平井鉆井方法和裝置，其中，該方法包括以下步驟：獲取地震資料和測井資料；根據地震資料和測井資料，建立平衡控制差分方程、相容控制差分方程、單點應力應變方程和單井點約束條件方程；根據上述方程，建立地應力綜合方程，進而建立目標函數；根據目標函數，進行地應力反演求解，得到目標地層的地應力；根據目標應力進行水平井鉆井。由于該方案在通過連續介質平衡方程考慮了區域整體的應力分布的同時，通過單點物理方程考慮了局部擾動的影響，因而解決了現有的確定地應力方法存在的適用范圍有限，確定地應力不準確、誤差大的技術問題，達到了能較準確確定復雜地質條件下多尺度特征的目標地層的地應力目的。

Horizontal well drilling method and device

The embodiment of the invention provides a method and device for horizontal well drilling, wherein, the method comprises the following steps: acquiring seismic data and well logging data; according to the seismic data and well logging data, a balance control differential equation and the compatibility of control differential equation, single point stress strain equation and the single well point constraint equations; according to the above equations, the establishment of comprehensive stress equation, then the objective function is established; according to the objective function, stress inversion method, get the stress of target strata; according to the target stress of horizontal drilling. Since the scheme through continuum equilibrium equations considering the whole region should also force distribution, through a single point of physical equations considering the influence of local disturbance, thus solving the applicable scope of the existing methods of the existence of stress, determine the stress is not accurate, error of technical problems, to accurately determine the stress objective the objective strata multi-scale feature under complicated geological conditions of the.

【技術實現步驟摘要】
水平井鉆井方法和裝置
本申請涉及地球物理勘探
，特別涉及一種水平井鉆井方法和裝置。
技術介紹
在進行地球物理勘探的過程中，在進行水平井鉆井時，往往需要獲取目標地層的地應力作為水平井鉆井的參考依據。例如，在具體進行頁巖氣勘探開發時，一般會先針對目標區域頁巖儲層特征的地應力進行綜合預測，然后根據求解得到的地應力分布數據進行相應的頁巖氣勘探開發甜點預測、相應的壓裂工程設計或者目標區域內的水平井鉆井施工。目前，常用的水平井鉆井方法中用于確定目標地層的地應力的方法主要有以下兩種方法：第一種，基于單點應力-應變方程的應力計算方法(例如，可以包括各向異性法，板殼法等)。該方法主要根據地應力的局部擾動，計算單點應力，即關注于地應力場的小尺度特征，進而確定待測區域的地應力。然而，由于該方法只利用了單點物理關系進行預測。因此，得到的地應力結果整體趨勢不明顯，受地震資料品質影響較大，在對目標區域的整體地應力進行預測時，誤差會相對比較大。第二種，基于連續介質平衡方程的應力場模擬方法(例如：應力場建模方法)。該方法主要根據地應力的整體趨勢，計算整體的地應力場。即關注于地應力場的大尺度特征，進而確定待測區域的地應力。然而，由于該方法主要考慮的是整體情況，具體實施時，往往還需要精細處理斷層接觸關系、裂縫特征及應力邊界條件。因此，該方法往往只能提供一個較為光滑的應力預測結果，但是無法描述局部擾動特征，對于局部的預測結果往往不準確。由上述分析可以看出，上述兩種水平井鉆井方法都存在適用范圍有限，確定的地應力不準確、誤差大的技術問題。針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現思路
本申請實施例提供了一種水平井鉆井方法和裝置，以解決現有的水平井鉆井方法中存在的適用范圍有限，確定的地應力不準確、誤差大的技術問題。本申請實施例提供了一種水平井鉆井方法，包括：獲取地震資料和測井資料；根據所述地震資料和所述測井資料，建立平衡控制差分方程、相容控制差分方程、單點應力應變方程和單井點約束條件方程；根據所述平衡控制差分方程、相容控制差分方程、所述單點應力應變方程和所述單井點約束條件方程，建立地應力綜合方程；根據所述地應力綜合方程建立目標函數；根據所述目標函數，進行地應力反演求解，得到目標地層的地應力；根據所述目標地層的地應力，進行水平井鉆井。在一個實施方式中，所述平衡控制差分方程為：其中，A為平衡控制方程差分算子，為網格化的水平應力，B為相容控制方程差分算子，為網格化的水平應變。在一個實施方式中，所述單點應力應變方程為：其中，R為坐標旋轉矩陣，為通過地層曲率估算的水平應變，M為HTI介質廣義胡克矩陣，為水平應力，v為泊松比，E為楊氏模量，為上覆地層有效應力。在一個實施方式中，所述單井點約束條件方程為：其中，C為約束條件方程的采樣矩陣，用于標示控制井點在網格劃分中的位置，為水平應力，σwellorfault為井點或者斷層處的地應力解釋結果。在一個實施方式中，所述地應力綜合方程為：其中，A為平衡控制方程差分算子，為網格化的水平應力，B為相容控制方程差分算子，中的為網格化的水平應變，R為坐標旋轉矩陣，M為HTI介質的廣義胡克矩陣，為通過地層曲率估算的水平應變，v為泊松比，E為楊氏模量，為上覆地層有效應力，C為約束條件方程的采樣矩陣，用于標示控制井點在網格劃分中的位置，σwellorfault為井點或者斷層處的地應力解釋結果。在一個實施方式中，所述目標函數為：其中，所述為目標函數值，W1為平衡方程的權重，A為平衡控制方程差分算子，為網格化的水平應力，W2為相容控制方程的權重，B為相容控制方程的差分算子，中的為網格化的水平應變，W3為單點應力應變方程的權重，M為HTI介質的廣義胡克矩陣，為通過地層曲率估算的水平應變，R為坐標旋轉矩陣，為上覆地層有效應力，v為泊松比，E為楊氏模量，W4為單井點約束條件方程的權重，C為約束條件方程的采樣矩陣，用于標示控制井點在網格劃分中的位置，σwellorfault為井點或者斷層處的地應力解釋結果。在一個實施方式中，根據所述地震資料和所述測井資料，建立平衡控制差分方程、相容控制差分方程、單點應力應變方程和單井點約束條件方程，包括：根據所述地震資料，計算得到參數數據和局部構造應變；根據所述參數數據，建立所述平衡控制差分方程和所述相容控制差分方程；根據所述局部構造應變和所述參數數據，建立所述單點應力應變方程；根據所述測井資料，建立所述單井點約束條件方程。在一個實施方式中，根據所述地震資料，計算得到參數數據，包括：通過對所述地震資料進行疊前反演或疊后反演，確定楊氏模量和泊松比；通過對所述地震資料進行分方位道集分析，確定地層各向異性柔度參數；通過對所述地震資料中的地表高程、密度和速度進行分析，確定上覆壓力和地層孔隙壓力；將所述楊氏模量、所述泊松比、所述地層各向異性柔度參數、所述上覆壓力和所述地層孔隙壓力，作為所述參數數據。在一個實施方式中，根據所述地震資料，計算得到局部構造應變，包括：根據所述地震資料，通過傾角掃描，確定目標地層的傾角；根據所述目標地層的傾角，計算得到曲率；根據所述曲率，求解得到目標地層的局部構造應變。在一個實施方式中，根據所述測井資料，建立所述單井點約束條件方程，包括：根據所述測井資料，得到單井點應力解釋結果或斷層應力解釋結果；以所述單井點應力解釋結果或斷層應力解釋結果作為標定，建立所述單井點約束條件方程?；谙嗤膶＠夹g構思，本申請實施例還提供了一種水平井鉆井裝置，包括：資料獲取模塊，用于獲取地震資料和測井資料；第一建立模塊，用于根據所述地震資料和所述測井資料，建立平衡控制差分方程、相容控制差分方程、單點應力應變方程和單井點約束條件方程；第二建立模塊，用于根據所述平衡控制差分方程、所述單點應力應變方程和所述單井點約束條件方程，建立地應力綜合方程；第三建立模塊，用于根據所述地應力綜合方程建立目標函數；求解模塊，用于根據所述目標函數，進行地應力反演求解，得到目標地層的地應力；施工模塊，用于根據所述目標地層的地應力，進行水平井鉆井。在本申請實施例中，通過將單點物理方程和連續介質平衡方程相結合，建立地應力綜合方程，再根據地應力綜合方程得到的目標函數進行反演求解。即考慮了區域構造控制，同時又兼顧了目標地層各向異性及局部構造特征的影響。因而解決了現有方法中存在的確定地應力的適用范圍有限，確定地應力不準確、誤差大的技術問題，達到了能較準確確定復雜地質條件下多尺度特征的目標地層的地應力目的。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是根據本申請實施例的水平井鉆井方法的處理流程圖；圖2是根據本申請實施例的水平井鉆井裝置的組成結構圖；圖3是應用本申請實施例提供水平井鉆井方法/裝置的流程示意圖；圖4是應用本申請實施例提供水平井鉆井方法/裝置的得到的某頁巖探區目的層楊氏模量和泊松比反演結果；圖5是應用本申請實施例提供水平井鉆井方法/裝置的得到的某頁巖探區各向異性參數求取結果及方向分布；圖6是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水平井鉆井方法，其特征在于，包括：獲取地震資料和測井資料；根據所述地震資料和所述測井資料，建立平衡控制差分方程、相容控制差分方程、單點應力應變方程和單井點約束條件方程；根據所述平衡控制差分方程、相容控制差分方程、所述單點應力應變方程和所述單井點約束條件方程，建立地應力綜合方程；根據所述地應力綜合方程建立目標函數；根據所述目標函數，進行地應力反演求解，得到目標地層的地應力；根據所述目標地層的地應力，進行水平井鉆井。

【技術特征摘要】
1.一種水平井鉆井方法，其特征在于，包括：獲取地震資料和測井資料；根據所述地震資料和所述測井資料，建立平衡控制差分方程、相容控制差分方程、單點應力應變方程和單井點約束條件方程；根據所述平衡控制差分方程、相容控制差分方程、所述單點應力應變方程和所述單井點約束條件方程，建立地應力綜合方程；根據所述地應力綜合方程建立目標函數；根據所述目標函數，進行地應力反演求解，得到目標地層的地應力；根據所述目標地層的地應力，進行水平井鉆井。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述平衡控制差分方程為：其中，A為平衡控制方程差分算子，為網格化的水平應力，B為相容控制方程差分算子，為網格化的水平應變。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述單點應力應變方程為：其中，R為坐標旋轉矩陣，為通過地層曲率估算的水平應變，M為HTI介質廣義胡克矩陣，為水平應力，v為泊松比，E為楊氏模量，為上覆地層有效應力。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述單井點約束條件方程為：其中，C為約束條件方程的采樣矩陣，為水平應力，σwellorfault為井點或者斷層處的地應力解釋結果。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述地應力綜合方程為：其中，A為平衡控制方程差分算子，為網格化的水平應力，B為相容控制方程差分算子，為網格化的水平應變，R為坐標旋轉矩陣，M為HTI介質的廣義胡克矩陣，為通過地層曲率估算的水平應變，v為泊松比，E為楊氏模量，為上覆地層有效應力，C為約束條件方程的采樣矩陣，σwellorfault為井點或斷層處的地應力解釋結果。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述目標函數為：

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭銳，林鶴，張宇生，王玉柱，劉偉，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團公司，中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司，
類型：發明
國別省市：北京,11