本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探，更具體地涉及一種多巖性地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、全球220多個(gè)盆地，180個(gè)盆地發(fā)育異常高壓。全球鉆井井漏發(fā)生率約占鉆井總數(shù)的20％～25％，每年用于堵漏的費(fèi)用高達(dá)40億美元。異常壓力可能造成井噴、井壁失穩(wěn)、井眼沖蝕和鉆井液循環(huán)漏失等多種工程安全問題，準(zhǔn)確的孔隙壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)鉆井工程安全至關(guān)重要且對(duì)鉆井成本效益有直接的影響，其可影響如鉆井過程中泥漿配比、套管強(qiáng)度選擇等。

2、鉆井過程中異?？紫秹毫Φ膶?shí)時(shí)指標(biāo)可從錄井和鉆井監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中獲得，如氣體監(jiān)測(cè)(背景氣體、起下鉆氣體和連接氣體)、受壓差影響的鉆速、壓實(shí)不平衡、ecd(當(dāng)量循環(huán)密度)、esd(當(dāng)量靜密度)監(jiān)測(cè)、扭矩和阻力、溫度、巖屑信息(如碎片和空洞)等。現(xiàn)有的一些孔隙壓力評(píng)估方法，如泥頁巖密度法、dc指數(shù)法、sigma指數(shù)法等多數(shù)是針對(duì)泥頁巖地層，趨勢(shì)線選擇等主觀因素影響大，是定性分析向定量化的轉(zhuǎn)變。但針對(duì)復(fù)雜多巖性多成因儲(chǔ)層的地層壓力準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)難度大，可解性多。上述技術(shù)方法的應(yīng)用依賴于地層壓實(shí)趨勢(shì)線的建立，其適用性差。而pwd技術(shù)可直接測(cè)量鉆井過程中的環(huán)空井底壓力，對(duì)優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)，指導(dǎo)鉆井施工，分析井眼清潔情況具有重要的意義，但該方法使用成本高。目前，勘探開發(fā)目標(biāo)不斷向各類復(fù)雜油氣藏、深層油氣藏、薄互層、非常規(guī)油氣資源多樣化發(fā)展，例如博孜-大北地區(qū)鹽上、鹽間、鹽下復(fù)雜多巖性組合和多壓力系統(tǒng)；塔北-塔中地區(qū)奧陶系一間房-鷹山組斷控縫洞型強(qiáng)非均質(zhì)性碳酸鹽巖凝析氣藏；海南福山油田永安-花場(chǎng)地區(qū)部分井流二段異常高壓發(fā)育。對(duì)于這些地質(zhì)環(huán)境，其壓力監(jiān)測(cè)困難，且流二段泥巖脆性較高且微裂縫發(fā)育，鉆井過程中大段泥巖井壁失穩(wěn)易垮塌，鉆井事故頻發(fā)。

3、總之，目前已有地層壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型中，多數(shù)方法均具有局限性，僅適用于定性估算或只適用于特定巖性。當(dāng)前尚缺乏一種經(jīng)濟(jì)有效地真正適用于多巖性多異常壓力成因地層孔隙壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種多巖性地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種多巖性地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括下列步驟：

4、步驟s1：根據(jù)測(cè)井綜合解釋模型進(jìn)行基礎(chǔ)物性參數(shù)解釋，獲得已知地層的基礎(chǔ)物性參數(shù)；

5、步驟s2：根據(jù)所述已知地層的基礎(chǔ)物性參數(shù)確定已知地層的巖石基質(zhì)體積模量ks、孔隙流體體積模量kf和巖石骨架體積模量kd；

6、步驟s3：根據(jù)巖石孔隙度φ、巖石基質(zhì)體積模量ks、孔隙流體體積模量kf和巖石骨架體積模量kd，基于多孔彈性力學(xué)理論計(jì)算得到代表孔隙壓力大小變化的中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)a并確定基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型；

7、步驟s4：對(duì)所述孔隙壓力預(yù)測(cè)模型進(jìn)行校正，獲得改進(jìn)的基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型；

8、步驟s5：采用所述改進(jìn)的基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型計(jì)算已知層段孔隙壓力數(shù)據(jù)，并作為目標(biāo)值；

9、步驟s6：收集所述已知層段的工程錄井參數(shù)作為輸入值；

10、步驟s7：通過多維灰色理論對(duì)所述已知層段的所述輸入值和所述目標(biāo)值開展多維灰色理論模型訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的多維灰色預(yù)測(cè)模型；

11、步驟s8：將新鉆探區(qū)域的實(shí)時(shí)獲取到的工程監(jiān)測(cè)資料輸入到已訓(xùn)練得到的所述多維灰色預(yù)測(cè)模型中來預(yù)測(cè)所述新鉆探區(qū)域的實(shí)時(shí)地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s1中根據(jù)測(cè)井綜合解釋模型進(jìn)行基礎(chǔ)物性參數(shù)解釋包括根據(jù)上部已鉆層段或臨井已鉆單井測(cè)井綜合解釋模型，利用測(cè)井資料對(duì)上部已鉆層段或臨井已鉆單井基礎(chǔ)物性參數(shù)進(jìn)行解釋。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s1中所述已知地層的基礎(chǔ)物性參數(shù)包括各礦物組成體積含量vi、巖石孔隙度φ、流體混合物流體各組分的體積百分?jǐn)?shù)xi。

14、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s2中采用voigt-reuss-hill平均模量模型計(jì)算得到已知地層的所述巖石基質(zhì)體積模量ks。

15、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中利用下列公式計(jì)算已知地層的所述巖石基質(zhì)體積模量ks：

16、其中mi為巖石包含的n種礦物中第i種礦物成分的等效模量，為先驗(yàn)值，i為大于等于1的整數(shù)。

17、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s2中，采用wood模型或者patchy模型計(jì)算得到已知地層的所述孔隙流體體積模量kf。

18、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中利用下列公式計(jì)算已知層段的所述孔隙流體體積模量kf：

19、

20、其中ki為待預(yù)測(cè)地層中第i種流體成分體積模量，為先驗(yàn)值，xi為組成混合物流體的n種組分的各部分體積百分?jǐn)?shù)，i為大于等于1的整數(shù)。

21、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s2中，采用bisq模型計(jì)算得到已知地層的所述巖石骨架體積模量kd。

22、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s3中，利用下列公式計(jì)算中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)a：

23、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型為：

24、

25、其中φ為巖石孔隙度，pp為孔隙壓力，ks為巖石基質(zhì)體積模量，kf為孔隙流體體積模量，kd為巖石骨架體積模量，σv為上覆覆荷應(yīng)力，σt為區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力增量，a為中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)，k和z為表示孔隙壓力與復(fù)合項(xiàng)參數(shù)a線性關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

26、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s4對(duì)所述孔隙壓力預(yù)測(cè)模型進(jìn)行校正包括求取模型校正系數(shù)γ，利用所述校正系數(shù)γ對(duì)所述孔隙壓力預(yù)測(cè)模型進(jìn)行校正。

27、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，求取模型校正系數(shù)γ包括下列步驟：

28、步驟s4-1：基于孔隙壓力pp與中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)a是線性關(guān)系，確定兩者符合如下的最大最小孔隙壓力條件假設(shè)：

29、

30、其中ppmax為最大孔隙壓力，ppmin為最小孔隙壓力，amax為最大中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)，amin為最小中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)；

31、步驟s4-2：將ppmax＝σv+σt，ppmin＝ph代入公式(5)可得：

32、

33、其中ph為靜水壓力，由地層深度計(jì)算得到；

34、步驟s4-3：基于公式(6)按下列方式計(jì)算地層孔隙壓力系數(shù)pg：

35、

36、步驟s4-4：根據(jù)孔隙壓力最大值不可能達(dá)到σv+σt，通過引入校正系數(shù)γ構(gòu)建改進(jìn)的基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力系數(shù)預(yù)測(cè)模型：

37、

38、步驟s4-5：根據(jù)典型井實(shí)測(cè)孔隙壓力系數(shù)值pp、上覆覆荷應(yīng)力σv、區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力增量σt、實(shí)測(cè)壓力位置的中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)a以及全部數(shù)據(jù)的最大值amax和最小值amin，代入公式(8)求得校正系數(shù)γ。

39、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s7中通過多維灰色理論對(duì)所述已知層段的所述輸入值和所述目標(biāo)值開展多維灰色理論模型訓(xùn)練包括：

40、步驟s7-1：對(duì)獲得的工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化后的工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)w；

41、步驟s7-2：對(duì)歸一化后的所述工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)w進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑變化處理，得到數(shù)據(jù)平滑后的工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)o；

42、步驟s7-3：將數(shù)據(jù)平滑后的工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)o作為多維灰色理論模型訓(xùn)練的輸入值，將采用所述改進(jìn)的基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型計(jì)算得到的已知層段孔隙壓力數(shù)據(jù)作為目標(biāo)值進(jìn)行模型訓(xùn)練。

43、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括鉆時(shí)、鉆壓、鉆頭直徑、鉆速、轉(zhuǎn)速。

44、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s7-3進(jìn)行模型訓(xùn)練包括：

45、確定系統(tǒng)的特征數(shù)據(jù)序列：

46、

47、確定相關(guān)因素序列：

48、

49、為的1-ago序列，i＝1，2，……，n，其中：

50、

51、生成的緊鄰均值數(shù)列：

52、

53、得到多維灰色理論gm(1，n)模型：

54、

55、式中，a為系統(tǒng)發(fā)展系數(shù)，為驅(qū)動(dòng)項(xiàng)，bi稱為驅(qū)動(dòng)系數(shù)。

56、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s8預(yù)測(cè)所述新鉆探區(qū)域的實(shí)時(shí)地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括：

57、通過將實(shí)時(shí)獲取到的新鉆探區(qū)域的工程監(jiān)測(cè)資料輸入到得到的所述多維灰色理論gm(1，n)模型中來預(yù)測(cè)所述新鉆探區(qū)域的實(shí)時(shí)地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

58、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中將實(shí)時(shí)獲取到的新鉆探區(qū)域的工程監(jiān)測(cè)資料輸入到得到的所述多維灰色理論gm(1，n)模型中包括：

59、確定gm(1，n)模型的近似時(shí)間響應(yīng)式：

60、

61、其中，取為

62、確定gm(1，n)的差分模擬式：

63、

64、則k+1時(shí)的特征數(shù)據(jù)序列的目標(biāo)輸出孔隙壓力預(yù)測(cè)值為：

65、

66、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種多巖性地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)裝置，包括：

67、數(shù)據(jù)獲取模塊，其配置用于獲取基礎(chǔ)物性參數(shù)；

68、數(shù)據(jù)解釋模塊，其配置用于根據(jù)測(cè)井綜合解釋模型進(jìn)行基礎(chǔ)物性參數(shù)解釋，獲得已知地層的基礎(chǔ)物性參數(shù)；

69、彈性參數(shù)確定模塊，其配置用于根據(jù)所述已知地層的基礎(chǔ)物性參數(shù)確定已知地層的巖石基質(zhì)體積模量ks、孔隙流體體積模量kf和巖石骨架體積模量kd；

70、多孔彈性力學(xué)理論模型確定模塊，其配置用于根據(jù)巖石孔隙度φ、巖石基質(zhì)體積模量ks、孔隙流體體積模量kf和巖石骨架體積模量kd，基于多孔彈性力學(xué)理論計(jì)算得到代表孔隙壓力大小變化的中間復(fù)合項(xiàng)參數(shù)a并確定基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型；

71、校正模塊，其配置用于對(duì)所述孔隙壓力預(yù)測(cè)模型進(jìn)行校正，獲得改進(jìn)的基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型；

72、目標(biāo)值輸出模塊，其配置為采用所述改進(jìn)的基于多孔彈性力學(xué)理論的孔隙壓力預(yù)測(cè)模型計(jì)算已知層段孔隙壓力數(shù)據(jù)，并作為目標(biāo)值；

73、輸入值獲取模塊，其配置用于收集所述已知層段的工程錄井參數(shù)作為輸入值；

74、多維灰色預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練模塊，其配置為通過多維灰色理論對(duì)所述已知層段的所述輸入值和所述目標(biāo)值開展多維灰色理論模型訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的多維灰色預(yù)測(cè)模型；

75、地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模塊，其配置為將新鉆探區(qū)域的實(shí)時(shí)獲取到的工程監(jiān)測(cè)資料輸入到已訓(xùn)練得到的所述多維灰色預(yù)測(cè)模型中來預(yù)測(cè)所述新鉆探區(qū)域的實(shí)時(shí)地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

76、根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于多巖性地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序由所述處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的多巖性地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)方法。

77、由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明提供的多巖性地層孔隙壓力監(jiān)測(cè)方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備相較以往壓力監(jiān)測(cè)模型是一種跨學(xué)科的嘗試，該技術(shù)基于錄井多參數(shù)耦合信息提取將本來是鉆后得到的測(cè)井與錄井資料深度融合，突破碳酸鹽巖、致密砂巖等復(fù)雜區(qū)塊多巖性組合、多異常壓力成因機(jī)制錄井壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)性難題，該技術(shù)通過多維灰色理論提取測(cè)井壓力信息，建立了一種真正適用多巖性多壓力成因地層且易于推廣的孔隙壓力監(jiān)測(cè)模型，提升地質(zhì)工程一體化平臺(tái)服務(wù)水平與范圍，深入優(yōu)化鉆前地質(zhì)設(shè)計(jì)，有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)快速安全鉆井。