孔隙壓力精確預(yù)測方法及其在九龍山地區(qū)的應(yīng)用

趙忠文李 黔黃 楨米光勇

1.西南石油大學(xué)石油工程學(xué)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(yù)測方法及其在九龍山地區(qū)的應(yīng)用

趙忠文1李 黔1黃 楨2米光勇2

1.西南石油大學(xué)石油工程學(xué)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(yù)測方法及其在九龍山地區(qū)的應(yīng)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(yù)測不準(zhǔn)確導(dǎo)致的井下復(fù)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(yù)測模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用切比雪夫逼近原理建立最佳一致逼近的多項(xiàng)式模型對實(shí)際地層孔隙壓力進(jìn)行多次逼近，通過確定最佳值一致逼近多項(xiàng)式的關(guān)鍵系數(shù)，進(jìn)而建立起了具備地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)的地層孔隙壓力精確預(yù)測模型。應(yīng)用結(jié)果表明，這種全新的預(yù)測方法建立的地層孔隙壓力剖面具有相當(dāng)高的吻合率，成功實(shí)現(xiàn)了對九龍山構(gòu)造異常地層壓力的精確預(yù)測。

四川盆地 川西北地區(qū) 九龍山構(gòu)造 孔隙壓力 精確計(jì)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(xiàng)描述地質(zhì)環(huán)境的關(guān)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(shí)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(yù)測對于改善鉆井設(shè)計(jì)、指導(dǎo)安全鉆進(jìn)，從而為避免鉆井復(fù)雜事故的發(fā)生，實(shí)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(yīng)用，例如應(yīng)用切比雪夫多項(xiàng)式來解決巖土力學(xué)參數(shù)概率的分布、黑體輻射以及雷達(dá)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(dá)問題；而傳統(tǒng)模型進(jìn)行地層孔隙壓力預(yù)測的研究思路是真實(shí)地層壓力數(shù)據(jù)與原始測井?dāng)?shù)據(jù)之間的近似表達(dá)，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(jì)算模型

2.1 精確計(jì)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(xiàng)式模型總是可以對任意的函數(shù)進(jìn)行逼近，雖然最佳一致逼近的方法切比雪夫并未提及。對實(shí)際地層孔隙壓力的研究應(yīng)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(yīng)與實(shí)際的地層孔隙壓力有直接函數(shù)關(guān)系，目前的研究來看，這種函數(shù)關(guān)系就是我們現(xiàn)有的計(jì)算模型。但是由于模型自身的缺陷，對于孔隙壓力的預(yù)測會(huì)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(xiàng)式模型對實(shí)際地層孔隙壓力進(jìn)行多次逼近，逼近多項(xiàng)式的自變量為傳統(tǒng)模型計(jì)算出的地層孔隙壓力，通過確定最佳值一致逼近多項(xiàng)式的關(guān)鍵系數(shù)，最終建立具備地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)的地層孔隙壓力精確預(yù)測模型。

這套模型是對實(shí)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(diǎn)，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(jì)算模型就可以應(yīng)用于其他相近的鄰井的地層孔隙壓力預(yù)測。地層孔隙壓力的精確預(yù)測原理如圖1所示。

圖1 孔隙壓力精確計(jì)算原理圖

2.2 精確計(jì)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(shù)前應(yīng)常規(guī)進(jìn)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(shí)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(shí)需警惕閉孔反射發(fā)生，切除側(cè)壁腫瘤前，可適當(dāng)加深麻醉予以肌松劑甚至閉孔神經(jīng)阻滯，適當(dāng)充盈膀胱，甚至請手術(shù)助手適當(dāng)固定同側(cè)下肢，電切時(shí)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(dǎo)致的膀胱穿孔發(fā)生。此外，術(shù)中應(yīng)仔細(xì)辨認(rèn)結(jié)構(gòu)，一旦切除組織底部見到脂肪組織時(shí)，提示已經(jīng)穿孔，應(yīng)立即停止這一區(qū)域的電切。

3 川西北九龍山井區(qū)實(shí)例應(yīng)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(gè)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(tái)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(diǎn)，鉆井中復(fù)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(fù)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(jìn)程和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

3.2 精確計(jì)算模型建立

為了試驗(yàn)精確計(jì)算模型的準(zhǔn)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(jìn)行計(jì)算。龍A、龍B、龍C井的井口坐標(biāo)位置很接近，井位所處的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)也相似，因此可以很好的驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果。由于龍A井的測井?dāng)?shù)據(jù)較為齊全，因此選取龍A井和收集的真實(shí)地層孔隙壓力進(jìn)行切比雪夫多次逼近，生成組合形式的最佳一致逼近多項(xiàng)式。再將生成的最佳一致逼近多項(xiàng)式模型分別對龍B井與龍C井進(jìn)行精確計(jì)算，分別對比傳統(tǒng)模型［2－3］和精確計(jì)算模型對真實(shí)孔隙壓力的累積偏差。

對比研究發(fā)現(xiàn)，將傳統(tǒng)模型計(jì)算的龍A井孔隙壓力剖面與收集的真實(shí)孔隙壓力剖面進(jìn)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(xiàng)式，即孔隙壓力精確計(jì)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(xiàng)式進(jìn)行連續(xù)3次的逼近計(jì)算，可獲得精確計(jì)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(jì)算模型系數(shù)表

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

圖2 龍A井3個(gè)方法獲取的孔隙壓力剖面對比圖

3.3 利用精確計(jì)算模型對其他鄰井進(jìn)行計(jì)算

為了進(jìn)一步驗(yàn)證精確計(jì)算模型的適用性，分別選取將龍B井、龍C井進(jìn)行精確地層孔隙壓力預(yù)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(jì)算模型，得到精確計(jì)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(jì)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(jì)算模型所建立的孔隙壓力系數(shù)剖面與真實(shí)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(jì)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(jì)算模型所建立的孔隙壓力系數(shù)剖面與真實(shí)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(yù)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(jìn)行地層孔隙壓力預(yù)測精度不高，特別是對于具有復(fù)雜地層壓力系統(tǒng)的區(qū)塊傳統(tǒng)模型預(yù)測結(jié)果誤差很大，應(yīng)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(jì)算出的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

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

圖3 龍B井3個(gè)方法獲取的孔隙壓力剖面對比圖

圖4 龍C井3個(gè)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(jì)算模型，通過對鄰井的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)精確計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際地層孔隙壓力吻合度極高。

3）精確計(jì)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(yù)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(jì)算模型的精度會(huì)受到影響。

［1］唐興波，李黔，蔣祖軍，等.低滲氣藏溢流關(guān)井孔隙壓力計(jì)算方法探討［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（3）：77-79.

［2］李忠慧，樓一珊，王兆峰，等.地層壓力預(yù)測技術(shù)在準(zhǔn)噶爾盆地鉆井中的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（8）：66-68.

［3］張輝，高德利.鉆頭下部未鉆開地層的孔隙壓力隨鉆預(yù)測［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（3）：79-80.

［4］劉學(xué)鵬，徐傳勝.圣彼得堡數(shù)學(xué)學(xué)派的學(xué)術(shù)風(fēng)格探析［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，39（6）：955-959.

［5］于亞萍，李冱岸.Besov函數(shù)類的寬度問題［J］.中國科技信息，2008，20（20）：47-49.

［6］陳鈺杰，羅瑪.多項(xiàng)式數(shù)值逼近法在黑體輻射問題反演中的應(yīng)用［J］.中山大學(xué)研究生學(xué)刊：自然科學(xué)版，2007，28（2）：37-43.

［7］宮鳳強(qiáng)，李夕兵，鄧建.巖土力學(xué)參數(shù)概率分布的切比雪夫多項(xiàng)式推斷［J］.計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)，2006，23（6）：722-727.

［8］陳明生，孫玉發(fā).應(yīng)用切比雪夫逼近快速求解目標(biāo)寬帶雷達(dá)散射截面［J］.電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，21（4）：536-540.

（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(xiàng)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(xué)模型計(jì)算以及復(fù)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(xué)碩2009級三班。電話：18615781312。E-mail：zzwoo7＠163.com