地层压力的确定方法和装置与流程
本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种地层压力的确定方法和装置。
背景技术：
目前，在石油、页岩气等钻井开发领域，地层压力是一项重要的基础参数。根据分布可以选择有利的油气远景勘探区，在一个新探区参照地层压力的信息选择井位，对提高探井的地层压力成功率有重要意义；根据地层压力变化合理选择钻井液密度，有利于实施近平衡压力钻井技术，保护油气层，确保钻井安全和提高钻速。
对于已钻过的井，可由试井得到地层压力。这种方法得到的地层压力数据直接、可靠，但通常数据点很少，不能得到连续的剖面。自1950年以来，国内外学者对地层压力评价进行探索和研究，提出了一些地层压力的预测、监测和计算的方法；如，钻前使用地面地震资料进行地层压力预测，在钻井过程中利用钻井参数对地层压力进行实时监测，并通过测井数据进行地层压力评价；在砂泥岩剖面中，可利用测井或地震资料，根据压实理论计算得到连续的孔隙压力剖面。根据压实理论，在正常的压力梯度下泥岩的声波时差随着深度的增加而减小。对于正常压实的地层，存在一个正常的压实趋势线。当声波时差偏离这个正常的趋势线后，通常就指示了压力的异常。但现有的地层压力方法大多局限于砂泥岩岩性、预精度较低。但是对于页岩气钻井海相碳酸岩地层压力不适用，其原因是，碳酸盐岩地层是以化学胶结作用为主，反映地层强度的可钻性级值和岩石抗压强度ucs，并不随碳酸盐岩地层埋深的增加而增大，其“趋势线”实则为一垂线，这说明上覆岩层的压力并未作用于孔隙流体上，而是由岩石骨架承担。因此，基于地层压力的传统研究方法等对于碳酸盐岩地层的压力监测是不适用的。
针对相关技术中的地层压力的确定方法无法应用在地层强度不同的地区的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种地层压力的确定方法和装置，以至少解决相关技术中的地层压力的确定方法无法应用在地层强度不同的地区的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种地层压力的确定方法，该方法包括：获取在第一井深的随钻测井数据；基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度和上覆岩层压力；根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力；根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力。
进一步地，所述随钻测井数据包括井深和地层密度，基于所述第一井深的随钻测井数据计算在所述第一井深的上覆岩层压力包括：提取在所述第一井深的随钻测井数据中包括的所述第一井深的值和在所述第一井深的地层密度；利用预设指数公式和与所述第一井深和在所述第一井深的地层密度确定在所述第一井深的上覆岩层压力。
进一步地，根据在所述第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在所述第一井深的地层压力包括：利用地层压力与垂直有效应力和上覆岩层压力的关系式确定与在所述第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力对应的在所述第一井深的地层压力，其中，所述地层压力与垂直有效应力和上覆岩层压力的关系式是基于有效应力定理预先建立的关系式。
进一步地，所述随钻测井数据包括岩石声波时差和岩石骨架的声波时差，基于所述第一井深的随钻测井数据计算在所述第一井深的岩石孔隙度采用如下公式计算：
进一步地，根据在所述第一井深的岩石孔隙度确定在所述第一井深的垂直有效应力采用如下公式计算：
进一步地，根据在所述第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在所述第一井深的地层压力采用如下公式计算：pp＝σz-σe其中，pp为地层压力，σz为上覆岩层压力。
进一步地，该方法还包括：获取不同井深的随钻测井数据以分别确定不同井深的地层压力；根据所述不同井深的地层压力绘制地层压力随井深变化的曲线。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种地层压力的确定装置，该装置包括：获取单元，用于获取在第一井深的随钻测井数据；计算单元，用于基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度和上覆岩层压力；第一确定单元，用于根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力；第二确定单元，用于根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行本发明的地层压力的确定方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行本发明的确定方法。
在本发明实施例中，通过获取在第一井深的随钻测井数据；基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度和上覆岩层压力；根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力；根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力，解决了相关技术中的地层压力的确定方法无法应用在地层强度不同的地区的技术问题，进而实现了可以确定强度不同的地层的地层压力的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的地层压力的确定方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的地层压力的确定装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请提供了一种地层压力的确定方法的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种可选的地层压力的确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤s101，获取在第一井深的随钻测井数据。
随钻测井数据为待测井或与待测井相邻的井进行采集得到的随钻测井数据，或者，也可以是根据待测井和/或与待测井相邻的井采集得到的随钻测井数据确定的数据。
步骤s102，基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度和上覆岩层压力。
步骤s103，根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力。
步骤s104，根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力。
该实施例通过获取在第一井深的随钻测井数据；基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度和上覆岩层压力；根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力；根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力，解决了相关技术中的地层压力的确定方法无法应用在地层强度不同的地区的技术问题，进而实现了可以确定强度不同的地层的地层压力的技术效果。
在随钻测井数据包括井深和地层密度的情况下，作为上述实施例的一种可选实施方式，基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的上覆岩层压力可以包括：提取在第一井深的随钻测井数据中包括的第一井深的值和在第一井深的地层密度；利用预设指数公式和与第一井深和在第一井深的地层密度确定在第一井深的上覆岩层压力。
作为上述实施例的一种可选实施方式，根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力可以包括：利用地层压力与垂直有效应力和上覆岩层压力的关系式确定与在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力对应的在第一井深的地层压力，其中，地层压力与垂直有效应力和上覆岩层压力的关系式是基于有效应力定理预先建立的关系式。
在随钻测井数据包括岩石声波时差和岩石骨架的声波时差的情况下，作为上述实施例的一种可选实施方式，基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度可以采用如下公式计算：
根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力可以采用如下公式计算：
根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力可以采用如下公式计算：pp＝σz-σe其中，pp为地层压力，σz为上覆岩层压力。
上述实施例提供的地层压力的确定方法还可以获取不同井深的随钻测井数据以分别确定不同井深的地层压力，并根据不同井深的地层压力绘制地层压力随井深变化的曲线。
下面结合一个具体实施方式对上述实施例的步骤进行说明：
在应用该实施例提供的方法确定页岩气钻井海相碳酸岩地层压力的情况下，执行如下步骤：
步骤a、收集邻井测井数据或现场采集本井lwd随钻测井数据，利用经验公式岩石孔隙度；
步骤b、利用指数曲线外推计算上覆岩层压力；
步骤c、利用经验公式计算垂直有效应力；
步骤d、建立地层压力和垂直有效应力关系式；
步骤e、计算地层压力；
步骤f、绘制地层压力随井深变化的曲线。
在步骤a中，现场采集随钻测井(loggingwhiledrilling，简称lwd)实时参数，计算得到孔隙度，本发明采用修正的怀利公式：
其中，φ为岩石孔隙度，δt为岩石声波时差且单位为μs/m，δtma为岩石骨架的声波时差且单位为μs/m，f为声波地层系数。
由式1可看出，对沉积环境变化不大的碳酸岩地质剖面，δtma和f值有相对确定的值，根据对某工区海相地层压力的研究，建议某工区碳酸岩骨架声波时差取值59μs/m，f声波地层因子取值2.9，其他工区可参考此值进行调整，将岩石骨架和地层水的声波时差取值代入式1，可导出：
在步骤a中，现场采集lwd随钻测井实时参数包括井深、声波时差、岩石骨架的声波时差、地层水的声波时差。
在b步骤中，根据邻井密度测井资料或取芯资料，通过回归计算得到：
σz＝0.465pbh式3
在式3中，pb为实际的岩石密度，单位是g/cm3，h为真垂深，单位是km。
在步骤b中，现场采集lwd随钻测井实时参数包括井深、地层密度。
在步骤c中，利用归孔隙度和有效应力的关系式计算垂直有效应力。
通常，地层孔隙压力的预测其理论依据是“沉积物不平衡压实造成地层欠压实并产生欠压实并产生异常高压”这一最普遍的异常高压形成机制。对于地层均质的沉积物，孔隙度与垂直有效应力σe有如下的关系(通常称为压实函数)：
在式4中，φ0表示地表岩石的孔隙度，通常可以取30％，即φ0＝30，σe为垂直有效应力，单位为g/cm3，β为压实系数。在正常压实情况下，沉积物的垂直有效应力随着埋深的增加而逐步增大，孔隙度减小。对于欠压实地层，孔隙度比正常压实情况偏大，即偏离了正常压实趋势线，按照不平衡压实造成地层压实并产生异常高压，则认为该处存在异常压力。
经过进一步的推导，式4可以变形为：
海相碳酸盐地层其压实函数同样可以由实测孔隙度资料或测井资料获得，设海相碳酸盐地层的φ0＝30，
σe＝0.38(ln30-lnφ)＝1.292-0.38lnφ式6
在步骤d中，根据terzaghi提出的适用于多饱和和多孔介质的有效应力定理，建立地层压力和垂直有效应力关系式：
pp＝σz-σe式7
在式7中，pp为地层压力，单位是g/cm3。
在步骤e中，由孔隙度计算计算地层压力，假定为上覆岩石压力梯度σz＝2.31g/cm3，代入式7，式7可进一步简化为：
pp＝2.31-(1.292-0.38lnφ)＝1.018+0.38lnφ式8
在步骤f中，利用邻井和正钻井的对比，结合地层、岩性和地层当量密度，评价地层压力，并绘制地层压力随井深变化的成果图。对地层压力进行评价的过程如下：
1)利用声波测井资料解释孔隙度的公式2的模型，求得孔隙度；
2)利用邻井或取芯资料回归建立的外推公式4计算得到岩石上覆压力；
3)由孔隙度利用公式4计算有效应力；
4)上覆岩层压力与垂直有效应力确定地层压力。
该实施例提供的地层压力的确定方法可以提高地层压力预测的精度，通过邻井声波测井参数在钻前较为精准地预测地层压力，为井身结构设计和平衡压力钻井提供了依据；并能实现地层压力的实时监测，利用井下lwd和mwd实时采集的声波测井参数，由电传系统发送到地面，可以在钻井过程中及时发现异常地层压力，确保井下安全；还可以适应多样化的地质环境，传统方法一般仅适用于泥页岩地层，该实施例提供的确定方法具有对泥岩以外其他岩性地层压力的评价能力，可以计算海相碳酸岩地层压力；以及具有直接计算地层压力的能力，传统方法需要建立正常压实趋势线，使用本发明可以不需建立正常压实趋势线，就可以直接计算地层压力。
利用上述具体实施方式对某工区提供的8口井的地层压力剖面进行了分析，过程如下：
收集工区已钻井测井资料和正钻井的mwd、lwd随钻测量数据，内用包括井深、声波测井、密度测井参数。
(1)计算上覆岩层压力
对工区已钻井的上覆岩层压力通过对地层密度进行积分计算得到。典型的地层密度通过电缆测井得到，也可以利用岩心的密度。正钻井在没有密度测井或测井质量差的层段利用公式3回归经验公式外推，得到：
σz＝1.95+0.125h式9
(2)计算地层压力
地层压力评价的目的是为了确定不同深度的地层孔隙中的流体所承受的压力。
第一步采用公式2计算孔隙度；第二步采用公式8计算地层压力。
经计算该工区8口井声波时差和孔隙度未见明显偏移，利用声波资料估算工区上部井段的地层压力为正常压力系数(1.03-1.05g/cm3)，某处页岩地层压力系数在1.09～1.10g/cm3左右，在8口井之一在储层某处页岩气压裂测试时实测地层孔隙压力系数0.96g/cm3。
经检测压力值与实测压力值对比，本发明地层压力计算精度达90％以上。该方法是根据随钻测井资料的基础，建立了地层压力与测井解释孔隙度的关系，同时利用有效应力模型直接计算地层压力，并可以建立相应的地层压力评价成果剖面的新方法。通过现场验证，其检测精度可以满足钻井工程的需要，该方法是对地层压力求取的一种突破。
需要说明的是，在附图的流程图虽然示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行本发明的地层压力的确定方法。
本申请还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明的确定方法。
本申请还提供了一种地层压力的确定装置的实施例。
图2是根据本发明实施例的一种可选的地层压力的确定装置的示意图，如图2所示，该装置包括获取单元10，计算单元20，第一确定单元30和第二确定单元40。
获取单元，用于获取在第一井深的随钻测井数据；计算单元，用于基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度和上覆岩层压力；第一确定单元，用于根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力；第二确定单元，用于根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力。其中，随钻测井数据为待测井或与待测井相邻的井进行采集得到的随钻测井数据，或者，也可以是根据待测井和/或与待测井相邻的井采集得到的随钻测井数据确定的数据。
该实施例通过获取单元获取在第一井深的随钻测井数据，计算单元基于第一井深的随钻测井数据计算在第一井深的岩石孔隙度和上覆岩层压力；第一确定单元根据在第一井深的岩石孔隙度确定在第一井深的垂直有效应力；第二确定单元根据在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力确定在第一井深的地层压力，解决了相关技术中的地层压力的确定方法无法应用在地层强度不同的地区的技术问题，进而实现了可以确定强度不同的地层的地层压力的技术效果。
可选地，在随钻测井数据包括井深和地层密度的情况下，计算单元可以用于：提取在第一井深的随钻测井数据中包括的第一井深的值和在第一井深的地层密度；利用预设指数公式和与第一井深和在第一井深的地层密度确定在第一井深的上覆岩层压力。
可选地，第二确定单元可以用于：利用地层压力与垂直有效应力和上覆岩层压力的关系式确定与在第一井深的垂直有效应力和上覆岩层压力对应的在第一井深的地层压力，其中，地层压力与垂直有效应力和上覆岩层压力的关系式是基于有效应力定理预先建立的关系式。
可选地，在随钻测井数据包括岩石声波时差和岩石骨架的声波时差的情况下，第一确定单元可以用于：采用如下公式计算：
可选地，第一确定单元可以采用如下公式计算：
可选地，第二确定单元可以采用如下公式计算：pp＝σz-σe其中，pp为地层压力，σz为上覆岩层压力。
可选地，该装置还可以包括：逻辑单元，用于获取不同井深的随钻测井数据以分别确定不同井深的地层压力，绘制单元，用于根据不同井深的地层压力绘制地层压力随井深变化的曲线。
上述的装置可以包括处理器和存储器，上述单元均可以作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。
上述本申请实施例的顺序不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。
其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
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