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34.Techlog 地质力学使用技巧(二):一维地质力学建模流程

Techlog地质力学系列文章第一期已经介绍了地质力学建模前的数据准备,这一期将介绍一维地质力学建模流程。Techlog地质力学建模可以分为7大步。

Techlog地质力学菜单栏

1. 计算上覆岩层压力 SVERTICAL及上覆压力等效密度OBMW。上覆岩层压力一般通过对地层密度进行积分计算得到。典型的地层密度一般通过电缆测井得到,也可以利用岩心的密度,对没有密度测井或者只有部分密度曲线的井,地质力学模块Overburden stress提供了多种体积密度计算和插值方法可以选择。

2. 分析地层孔隙压力PPRS和孔隙压力当量密度PPMW。对于正常孔隙压力或者已知地层孔隙压力,可以直接输入孔隙压力压力梯度或孔隙压力当量密度;对于高压层的孔隙压力预测,可以利用声波、电阻率等测井资料,选用Eaton、Bowers或者Traugott等方法进行预测。

3. 估算地层破裂压力FPRS和地层破裂压力当量密度FPMW。只需要上覆岩层压力和孔隙压力作为输入参数,不需要建立完整的地质力学模型,Techlog提供了多种快速估算地层破裂压力的方法,用于辅助进行井身结构设计等。

4. 计算弹性模量参数YME, PR, BMK, SMG。 岩石的动态弹性模量参数直接根据声波资料和体积密度计算,对于静态模量参数,地质力学模块提供了多种经验公式,可以根据地层的岩性,选用合适的关系式和参数进行转换。

5. 分析岩石强度参数UCS, TSTR, FANG。岩石强度参数是井眼稳定性分析的关键输入参数。目前,地质力学模块有多个关系式用于根据测井数据(如杨氏模量、剪切模量、孔隙度、或其它地层参数)计算岩石的强度参数。

6. 计算水平应力SHMAX, SHMNIN。单井的最大最小水平主应力采用多孔弹性模型计算。通过调整最大最小水平应变,并用邻井压裂数据、地漏试验数据及井眼实际破坏情况与井眼稳定性分析结果的对比来标定计算的地层水平应力。

7. 进行井眼稳定性分析,得到泥浆密度窗口Kick, Losses, Breakout和Breakdown。井眼稳定性分析既可以对前面建立的单井地质力学模型进行验证,也可以对待钻井分析合理的泥浆密度。

另外,地质力学模块还包含其它辅助功能和插件:

1. 工具Toolbox:包括根据GR识别泥岩/非泥岩、进行压力与当量泥浆密度转换、计算地层温度、进行电阻率温度校正等。

2. 出砂分析Sand management:出砂分析是地质力学模型的应用,2018版Techlog已经将出砂分析集成在地质力学模块下,根据建立的地质力学模型,分析计算疏松砂岩地层的出砂临界生产压差。

3. 裂缝稳定性分析Fracture stability:裂缝稳定性分析也是地质力学模型的应用,2018版Techlog也已经将裂缝稳定性分析集成在地质力学模块下,分析计算生产过程中天然裂缝或者断层的稳定性。

一维地质力学建模流程在Techlog软件的Geomechanics模块下完成,地质力学建模需要的每一步计算方法都可以在Geomechanics下拉菜单中进行选择。点击菜单中任意一种方法,就会自动添加到工作流程Workflow中去。下图是Techlog工作流程界面,左侧是工作流程,右侧是工作流程中每一步的输入数据及参数。

地质力学工作流程和参数输入界面

下图是典型的一维地质力工作流程,可以在同一个流程中即包括各向同性参数和地应力的计算, 也包括TIV各向异性参数和地应力的计算。

典型的一维地质力学工作流程

地质力学模块已完全集成在Techlog软件平台中,用户界面友好、操作简便。并具有很好的兼容性和开放性。

1. 每一个力学参数的计算都提供了大量经验公式可选。每种方法的计算结果通过后缀识别,可以方便地对比选用。如上覆岩层压力的计算, 即包括常用的三点外插法Extrapolation,也包括Amoco法、Miller法、Wendt法和Traugott法等适用于不同地区、水深、岩性的区域性的经验公式。对于无密度测井曲线的情况,还提供了利用声波或者其它测井曲线回归密度的经验公式。

多种上覆岩层压力计算方法

2. 除了提供丰富的经验公式外,用户可以根据区域实际数据及经验公式,通过Python接口添加自己的算法和模块。用户利用Python编程语言编写的模块,使用方法与软件自身模块完全相同,可以添加到工作流程中,按同样方式进行输入曲线选择,参数选择及结果显示。

3. 对于初学者,地质力学模块提供了孔隙压力预测处理向导Pore pressure wizard和地质力学模型处理向导Mechanical earth model wizard。只要按照向导给出的工作流程, 初学者就可以建立起完整的地质力学模型。

4. 方便的多井批量处理。建立好一口井的地质力学流程后,Techlog可以方便快捷的将该工作流程应用于其它单井, 从而进行区块多井分析。对于多井分析,在流程输入时可以选择Main Families或者Families,这样即使各井输入曲线的Aliases或者Variables不同,也可以分别选择各井相关曲线,既保证工作流程的通用性,又保证了灵活性。

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