一种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气井套管技术领域，具体地说是一种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法。
【背景技术】
[0002]我国大部分油气资源集中在盐下构造，盐岩地层钻井是制约我国石油钻探的关键技术难题。套管的主要作用是钻完井和试油、生产过程中支撑井壁，并作为油气生产的通道。在油气钻井及开采过程中，由于地质因素、人为因素以及工程因素等的影响，会使套管因超出自身承载能力而失稳破坏，如，套管变形、套管开裂、套管错断等，给生产带来巨大的经济损失。有些地区由于复杂的地貌和地质构造条件，导致盐膏层分布上下起伏不定，呈现出极大的非均质特性。夹层多、单层厚度薄是这些地区盐膏层的主要特点，套管变形多发生在夹层交互的井段。如何减少套管损坏是本领域技术人员研究的重要问题。
[0003]为了克服现有的套管确定方法存在的技术缺陷，更好地解决套管在盐膏层易变形的问题，提高油气开发经济效益，本发明人积极加以研究和创新，最终发明了一种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法，使其更加具有实用性。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法，有效防止套管损坏的发生，为含薄夹层盐岩地层套管设计和井筒安全性评价提供了理论依据。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案:
[0006]—种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法，包括下列步骤:
[0007]I)对所钻区域进行构造地质研究和地震解释，得到该地区的实际地质构造和断层分布情况；
[0008]2)对正钻井进行岩性录井和岩肩分析，得到具体的地层分层情况和各夹层岩性描述，确定含夹层盐膏层准确、细致的岩性描述；
[0009]3)在正钻井含夹层复合盐膏层取心，进行岩石力学参数实验和地应力实验，得到含夹层盐膏层岩石力学参数和地应力；
[0010]4)在正钻井盐膏层段进行地层破裂压力实验或漏失实验，确定合理的钻井液密度；
[0011]5)利用已钻井的实测地应力资料和实际地质构造，选取合适的本构模型，反演区域盐膏层地应力场；
[0012]6)利用含夹层盐膏层使用的钻井液密度、岩石力学参数和地应力，进行套管强度模拟，确定合理的套管类型。
[0013]作为优选，所述步骤3包括:
[0014]步骤31，从正钻井含夹层复合盐膏层获取天然盐膏岩岩心，按照国际岩石力学标准，采用干取法在室内加工成标准岩样；
[0015]步骤32，对加工的标准岩样进行岩石力学参数实验，获得盐膏岩的弹性模量、泊松比、抗压强度、粘聚力和内摩擦角；
[0016]步骤33，对加工的标准岩样进行Kaiser效应测量地应力的实验，获得深部盐膏层的水平最大地应力、水平最小地应力和垂向地应力。
[0017]作为优选，所述步骤5包括:
[0018]步骤51，根据实际地质构造，采用有限差分软件建立与实际相符的三维复杂地质体模型；
[0019]步骤52，根据实际地质情况，包括井下温度、应力情况以及盐膏岩的蠕变特性，选取合适的蠕变本构方程；
[0020]步骤53，根据建立的三维复杂地质体模型和选取的蠕变本构方程，反演区域盐膏层地应力场。
[0021]作为优选，所述步骤6包括:
[0022]步骤61，确定设计井段含夹层盐膏层使用的钻井液密度；
[0023]步骤62，确定设计井段含夹层盐膏层的岩石力学参数；
[0024]步骤63，确定设计井段含夹层盐膏层的水平最大地应力、水平最小地应力和垂向地应力；
[0025]步骤64，根据实际地层，采用有限差分软件建立套管-水泥环-含夹层复合盐膏层三维地质模型；
[0026]步骤65，在极限条件下，根据实际钻井液密度、岩石力学参数和地应力情况，对选取的套管进行强度校核，确定合理的套管类型。
[0027]为了实现上述目的，根据本实施例提供了一种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法，包括以下步骤:
[0028]步骤S1:获取待钻井区域的地质构造和断层分布，并对该区域进行岩性录井和岩肩分析以确定该区域的含夹层盐膏层和相应的夹层岩性描述；
[0029]步骤S2:对所述待钻井区域进行盐膏取心，以进行岩石力学和地应力实验获得盐膏层岩石力学参数和地应力参数，并对所述待钻井区域的盐膏层段进行地层破裂压力实验或漏失实验以确定钻井液的密度；
[0030]步骤S3:根据已钻井的地应力参数和相应的地质构造选取对应的本构模型，对所述待钻井区域的地应力进行反演；
[0031]步骤S4:根据获得的岩石力学参数、地应力参数和钻井液密度进行套管强度模拟，以确定油井套管的类型。
[0032]进一步地，在所述步骤S2的过程中，所述步骤S2包括:
[0033]步骤S21:采用干取法对获得的盐膏岩心加工成标准岩样；
[0034]步骤S22:对所述标准岩样进行岩石力学实验以获得岩石力学参数；
[0035]步骤S23:对所述标准岩样进行Kaiser效应测量地应力实验，以获得地应力参数。
[0036]进一步地，所述岩石力学参数包括弹性模量、泊松比、抗压强度、粘聚力和内摩擦角；所述地应力参数包括水平最大地应力、水平最小地应力和垂向地应力。
[0037]进一步地，在所述步骤S3的过程中，所述步骤S3包括:
[0038]步骤S31:根据所述地质构造建立所述待钻井区域的相应的有限差分软件的三维地质体模型；
[0039]步骤S32:根据所述待钻井区域的地质情况选取相应的蠕变本构方程；
[0040]步骤S33:根据所述三维地质体模型和所述蠕变本构方程对所述待钻井区域的地应力进行反演。
[0041]进一步地，所述待钻井区域的地质情况包括井下温度、盐膏岩的蠕变特性以及应力情况。
[0042]进一步地，在所述步骤S4的过程中，所述步骤S4包括:
[0043]步骤41:确定待钻井段的含夹层盐膏层所使用的对应钻井液密度；
[0044]步骤42:确定待钻井段的含夹层盐膏层的岩石力学参数；
[0045]步骤43:确定待钻井段的含夹层盐膏层的水平最大地应力、水平最小地应力和垂向地应力；
[0046]步骤44:根据地质构造，建立套管-水泥环-含夹层复合盐膏层的有限差分软件的三维地质模型；
[0047]步骤45:在极限条件下，根据钻井液密度、岩石力学参数和地应力情况，对选取的套管进行强度校核，确定合理的套管类型。
[0048]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0049]本发明针对夹层多、单层厚度薄的地层特点，提供的一种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法，打破传统单一岩性的限制，考虑夹层特性进行盐膏层套管设计，确定适合的套管类型，以便在钻完井过程中为现场施工提供科学依据，以有效防止套管损坏的发生，为含薄夹层盐岩地层套管设计和井筒安全性评价提供了理论依据。
【具体实施方式】
[0050]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0051]—种考虑夹层特性的盐膏层套管确定方法，包括有下列步骤:
[0052]I)对所钻区域进行构造地质研究和地震解释，得到该地区的实际地质构造和断层分布情况；
[0053]2)对正钻井进行岩性录井和岩肩分析，得到具体的地层分层情况和各夹层岩性描述，确定含夹层盐膏层准确、细致的岩性描述；
[0054]3)在正钻井含夹层复合盐膏层取心，进行岩石力学参数实验和地应力实验，得到含夹层盐膏层岩石力学参数和地应力；
[0055]4)在正钻井盐膏层段进行地层破裂压力实验或漏失实验，确定合理的钻井液密度；
[0056]5)利用已钻井的实测地应力资料和实际地质构造，选取合适的本构模型，反演区域盐膏层地应力场；
[0057]6)利用含夹层盐膏层使用的钻井液密度、岩石力学参数和地应力，进行套管强度模拟，确定合理的套管类型。
[0058]作为上述实施例的优选，其中步骤3包括:
[0059]步骤31，从正钻井含夹层复合盐膏层获取天然盐膏岩岩心，按照国际岩石力学标准，采用干取法在室内加工成标准岩样；
[0060]步骤32，对加工的标准岩样进行岩石力学参数实验，获得盐膏岩的弹性模量、泊松比、抗压强度、粘聚力和内摩擦角；
[0061]步骤33，对加工的标准岩样进行Kaiser效应测量地应力的实验，获得深部盐膏层的水平最大地应力、水平最小地应力和垂向地应力。
[0062]其中，步骤5包括:
[0063]步骤51，根据实际地质构造，采用有限差分软件建立与实际相符的三维复杂地质体模型；
[0064]步骤52，根据实际地质情况，包括井下温度、应力情况以及盐膏岩的蠕变特性，选取合适的蠕变本构方程；
[0065]步骤53，根据建立的三维复杂地质体模型和选取的蠕变本构方程，反演区域盐膏层地应力场。
[0066]其中，步骤6包括:
[0067]步骤61，确定设计井段含夹层盐膏层使用的钻井液密度；
[0068