基于地球物理驱动的裂缝性地层三维坍塌压力预测及应用

作     者：李珺 赵杨 陈钊州 张乐乐 曹欢 李世昌 

作者机构：中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室 

出 版 物：《地球科学进展》 (Advances in Earth Science)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(编号:2020YFA0710604)资助 

主　　题：三维地应力建模 裂缝性地层 最大似然属性 三维坍塌压力预测 Mohr-Coulomb准则 

摘      要：井壁坍塌压力的预测对钻井安全、降低施工成本以及实现高效钻井等具有关键意义，复杂超深层地质条件下的裂缝发育状况对坍塌压力预测存在较大影响。常规的方法大多基于有限元模拟进行三维地质力学建模，并用于三维坍塌应力预测。尽管该方法精度较高，但需要巨大的算力资源，基于此提出了一种基于地震数据驱动的高效快速的地应力建模方法流程，进而用于三维坍塌压力的预测。首先，结合叠前地震和岩石力学测井的多尺度数据资料，建立融入曲率属性的组合弹簧模型，完成了三维地应力场的高效快速建模，并用于三维井周应力计算；其次，基于最大似然属性，从三维地震数据中获取裂缝发育情况，为研究区提供三维弱面属性参数；最后，将井周应力和裂缝参数带入Mohr-Coulomb准则，进行沿裂缝面滑移的坍塌模型计算，实现了裂缝性地层从一维测井数据到三维工区的坍塌压力预测。并将该方法应用于塔里木工区，结果表明，该模型地应力预测结果与实测数据吻合度较高，达到93.79%；坍塌压力预测结果与地层微电阻率扫描成像解释结果相吻合，验证了该方法预测井壁坍塌事件的可行性。实现了高精度坍塌压力的快速建模，有效地为超深复杂地区的钻井施工提供了地质工程一体化解决方案。