趙忠文李 黔黃 楨米光勇

1.西南石油大學石油工程學院 2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦

孔隙壓力精確預測方法及其在九龍山地區(qū)的應用

趙忠文1李 黔1黃 楨2米光勇2

1.西南石油大學石油工程學院 2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦

趙忠文等.孔隙壓力精確預測方法及其在九龍山地區(qū)的應用.天然氣工業(yè)，2012，32（6）：65-68.

四川盆地川西北地區(qū)九龍山構(gòu)造具有多套產(chǎn)層，縱向上存在多套壓力系統(tǒng)且含有異常高壓。因地層孔隙壓力預測不準確導致的井下復雜與事故（井漏、井涌、溢流、卡鉆），給該區(qū)的安全、快速鉆井施工帶來了很大的困難。為此，基于九龍山地區(qū)已完鉆井的測井資料，在常規(guī)孔隙壓力預測模型的基礎上，運用切比雪夫逼近原理建立最佳一致逼近的多項式模型對實際地層孔隙壓力進行多次逼近，通過確定最佳值一致逼近多項式的關鍵系數(shù)，進而建立起了具備地質(zhì)構(gòu)造特點的地層孔隙壓力精確預測模型。應用結(jié)果表明，這種全新的預測方法建立的地層孔隙壓力剖面具有相當高的吻合率，成功實現(xiàn)了對九龍山構(gòu)造異常地層壓力的精確預測。

四川盆地 川西北地區(qū) 九龍山構(gòu)造 孔隙壓力 精確計算 切比雪夫最佳一致逼近

地層孔隙壓力數(shù)據(jù)作為一項描述地質(zhì)環(huán)境的關鍵數(shù)據(jù)，對于建立鉆井液安全密度窗口有著非常重要的作用。實現(xiàn)對四川盆地川西北地區(qū)九龍山構(gòu)造的孔隙壓力精確預測對于改善鉆井設計、指導安全鉆進，從而為避免鉆井復雜事故的發(fā)生，實現(xiàn)安全、快速、高效的鉆井施工有著重要的意義［1］。

1 切比雪夫最佳一致逼近原理

切比雪夫逼近理論在解決工程問題上已經(jīng)有了非常多的應用，例如應用切比雪夫多項式來解決巖土力學參數(shù)概率的分布、黑體輻射以及雷達散射截面上的問題［6－8］；切比雪夫最佳一致逼近理論隸屬于函數(shù)逼近論的范疇，從根本上理解就是研究數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的近似表達問題；而傳統(tǒng)模型進行地層孔隙壓力預測的研究思路是真實地層壓力數(shù)據(jù)與原始測井數(shù)據(jù)之間的近似表達，因此這一目的與切比雪夫最佳一致逼近理

論是相符合的。

2 孔隙壓力精確計算模型

2.1 精確計算模型原理

按照切比雪夫提出的最佳一致逼近思想，利用n次多項式模型總是可以對任意的函數(shù)進行逼近，雖然最佳一致逼近的方法切比雪夫并未提及。對實際地層孔隙壓力的研究應用中，我們知道對某一固定的地質(zhì)特征構(gòu)造而言，測井響應與實際的地層孔隙壓力有直接函數(shù)關系，目前的研究來看，這種函數(shù)關系就是我們現(xiàn)有的計算模型。但是由于模型自身的缺陷，對于孔隙壓力的預測會出偏差。因此，利用切比雪夫的逼近思想，建立最佳一致逼近的多項式模型對實際地層孔隙壓力進行多次逼近，逼近多項式的自變量為傳統(tǒng)模型計算出的地層孔隙壓力，通過確定最佳值一致逼近多項式的關鍵系數(shù)，最終建立具備地質(zhì)構(gòu)造特點的地層孔隙壓力精確預測模型。

這套模型是對實際地層孔隙壓力的最佳逼近，因此這套模型具有了地質(zhì)構(gòu)造特點，如果某一區(qū)塊沒有在地質(zhì)構(gòu)造上沒有發(fā)生突變，那么這套精確計算模型就可以應用于其他相近的鄰井的地層孔隙壓力預測。地層孔隙壓力的精確預測原理如圖1所示。

圖1 孔隙壓力精確計算原理圖

2.2 精確計算模型建立方法

3.1.2 膀胱穿孔 膀胱穿孔是TURBT需要特別警惕的并發(fā)癥，術前應常規(guī)進行CT/MRI掃描，了解腫瘤浸潤深度和基底大小。電切過深、膀胱過度充盈及閉孔反射是穿孔的主要原因，電切時膀胱灌入液體不能太多，以免膀胱過度膨脹，使膀胱壁變得太薄而容易穿孔；電切側(cè)壁腫瘤時需警惕閉孔反射發(fā)生，切除側(cè)壁腫瘤前，可適當加深麻醉予以肌松劑甚至閉孔神經(jīng)阻滯，適當充盈膀胱，甚至請手術助手適當固定同側(cè)下肢，電切時盡量采取間歇式觸發(fā)電切模式，均可能降低由于閉孔反射導致的膀胱穿孔發(fā)生。此外，術中應仔細辨認結(jié)構(gòu)，一旦切除組織底部見到脂肪組織時，提示已經(jīng)穿孔，應立即停止這一區(qū)域的電切。

3 川西北九龍山井區(qū)實例應用

3.1 九龍山構(gòu)造概況介紹

九龍山構(gòu)造屬四川盆地川北低平褶皺帶，龍門山—米倉山山前斷褶構(gòu)造亞帶九龍山—張家碥構(gòu)造群南部的一個局部構(gòu)造。川北低平褶皺帶位于四川盆地西北部，其西北部和北部緊鄰龍門山推覆構(gòu)造帶和米倉山臺緣隆起帶，東南與川中隆起帶相鄰，龍門山—米倉山山前斷褶構(gòu)造亞帶位于該構(gòu)造帶的西北部。

九龍山構(gòu)造具有多產(chǎn)層、多壓力系統(tǒng)、異常高壓等特點，鉆井中復雜事故多和鉆井速度低的問題十分突出，如井涌、溢流、井漏、卡鉆、遇阻等復雜情況甚至鉆井事故，給川西高壓區(qū)塊的鉆井工程帶來了諸多困難，阻礙了該區(qū)塊油氣勘探開發(fā)的進程和經(jīng)濟效益的提高。

3.2 精確計算模型建立

為了試驗精確計算模型的準確性，分別選取已經(jīng)具備測井資料的3口相鄰的龍B井、龍C井、龍A井進行計算。龍A、龍B、龍C井的井口坐標位置很接近，井位所處的地質(zhì)構(gòu)造特點也相似，因此可以很好的驗證試驗的結(jié)果。由于龍A井的測井數(shù)據(jù)較為齊全，因此選取龍A井和收集的真實地層孔隙壓力進行切比雪夫多次逼近，生成組合形式的最佳一致逼近多項式。再將生成的最佳一致逼近多項式模型分別對龍B井與龍C井進行精確計算，分別對比傳統(tǒng)模型［2－3］和精確計算模型對真實孔隙壓力的累積偏差。

對比研究發(fā)現(xiàn)，將傳統(tǒng)模型計算的龍A井孔隙壓力剖面與收集的真實孔隙壓力剖面進行多次逼近可以獲得以組合形式存在的最佳一致逼近多項式，即孔隙壓力精確計算模型

i＝1

將利用傳統(tǒng)模型（等效深度模型）建立的地層孔隙壓力剖面帶入到上面的組合型逼近多項式進行連續(xù)3次的逼近計算，可獲得精確計算后的壓力系數(shù)剖面，如表2所示。

表1 龍A井建立的精確計算模型系數(shù)表

表2 龍A井按地質(zhì)分層計算孔隙壓力系數(shù)數(shù)據(jù)表

圖2 龍A井3個方法獲取的孔隙壓力剖面對比圖

3.3 利用精確計算模型對其他鄰井進行計算

為了進一步驗證精確計算模型的適用性，分別選取將龍B井、龍C井進行精確地層孔隙壓力預測。首先將利用傳統(tǒng)模型（等效深度模型）分別建立的龍B井、龍C井的孔隙壓力系數(shù)剖面（表3、4），再將孔隙壓力剖面分別帶入到表1建立的精確計算模型，得到精確計算后的地層壓力系數(shù)剖面（圖3、4）。

觀察發(fā)現(xiàn)，龍B井由傳統(tǒng)模型計算的孔隙壓力系數(shù)地質(zhì)誤差為0.21～0.50，而經(jīng)過精確計算模型所建立的孔隙壓力系數(shù)剖面與真實地層孔隙壓力系數(shù)地質(zhì)誤差僅為0.02～0.06；龍C井由傳統(tǒng)模型計算的孔隙壓力系數(shù)地質(zhì)誤差為0.32～0.50，而經(jīng)過精確計算模型所建立的孔隙壓力系數(shù)剖面與真實地層孔隙壓力系數(shù)地質(zhì)誤差僅為0.01～0.02，小于天然氣鉆井井控要求鉆井液密度附加值0.07～0.15 g／cm3，滿足了平衡鉆井對地層壓力預測精度的要求。

4 結(jié)論

1）直接利用傳統(tǒng)模型對某一區(qū)塊進行地層孔隙壓力預測精度不高，特別是對于具有復雜地層壓力系統(tǒng)的區(qū)塊傳統(tǒng)模型預測結(jié)果誤差很大，應該充分利用已有的鉆井成果數(shù)據(jù)或?qū)崪y地層壓力數(shù)據(jù)作為參考，對傳統(tǒng)模型計算出的結(jié)果數(shù)據(jù)進行修正。

表3 龍B井按地質(zhì)分層計算孔隙壓力系數(shù)數(shù)據(jù)表

表4 龍C井按地質(zhì)分層計算孔隙壓力系數(shù)數(shù)據(jù)表

圖3 龍B井3個方法獲取的孔隙壓力剖面對比圖

圖4 龍C井3個方法獲取的孔隙壓力剖面對比圖

2）利用切比雪夫逼近原理建立的九龍山構(gòu)造孔隙壓力的精確計算模型，通過對鄰井的試驗發(fā)現(xiàn)精確計算模型的計算結(jié)果與實際地層孔隙壓力吻合度極高。

3）精確計算模型生成的壓力剖面具備區(qū)塊地質(zhì)特性，能精確地預測相同構(gòu)造內(nèi)的地層孔隙壓力，對于出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造突變的情況，精確計算模型的精度會受到影響。

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（修改回稿日期 2012-04-16 編輯 凌 忠）

10.3787／j.issn.1000-0976.2012.06.016

國家科技重大專項課題“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（編號：2011ZX05021-006）。

趙忠文，1986年生，碩士研究生；主要從事地質(zhì)力學模型計算以及復雜井鉆完井工藝方面的研究工作。地址：（610500）四川省成都市新都區(qū)新都大道8號西南石油大學碩2009級三班。電話：18615781312。E-mail：zzwoo7＠163.com