本發(fā)明涉及油氣田勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在油氣田勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中，儲(chǔ)層巖石受到地應(yīng)力作用，其中存貯了一定的形變能，稱為畸變能密度。有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層中裂縫發(fā)育帶周邊的地應(yīng)力場(chǎng)不同于無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的地應(yīng)力場(chǎng)，地應(yīng)力的不同會(huì)造成儲(chǔ)層畸變能密度的差異，進(jìn)而影響鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程中的反扭矩。

在鉆井作業(yè)中，當(dāng)鉆頭鉆遇裂縫發(fā)育帶時(shí)易引發(fā)鉆井液漏失等工程問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故和經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)有的隨鉆地震技術(shù)可以預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶，然而費(fèi)用昂貴且操作復(fù)雜。鉆遇裂縫發(fā)育帶預(yù)警一直是國(guó)際難題，有效預(yù)警鉆遇裂縫發(fā)育帶備受石油公司和鉆井工程師的關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法及系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的隨鉆地震技術(shù)預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶的費(fèi)用昂貴且操作復(fù)雜的問(wèn)題。

本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法，包括：

建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型；

在實(shí)際井眼軌跡上布置深度計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第一畸變能密度；

根據(jù)所述第一畸變能密度，獲得所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第一變化趨勢(shì)；

監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若所述實(shí)際變化趨勢(shì)與所述第一變化趨勢(shì)相同，則拋出預(yù)警。

本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)，包括：

構(gòu)建模塊，用于建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型；

第一計(jì)算模塊，用于在實(shí)際井眼軌跡上布置深度計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第一畸變能密度；

第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一畸變能密度，獲得所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第一變化趨勢(shì)；

監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若所述實(shí)際變化趨勢(shì)與所述第一變化趨勢(shì)相同，則拋出預(yù)警。

本發(fā)明提供的鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法及系統(tǒng)，通過(guò)建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，并計(jì)算實(shí)際井眼軌跡上的深度計(jì)算點(diǎn)在有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的畸變能密度，從而獲得有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第一變化趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)與第一變化趨勢(shì)相同時(shí)，則拋出預(yù)警。上述方案可在鉆井過(guò)程中沒(méi)有隨鉆地震的情況下預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶，操作簡(jiǎn)單且成本低。

附圖說(shuō)明

圖1a為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖；

圖1b為本發(fā)明實(shí)施例一提供的另一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖；

圖1c為本發(fā)明實(shí)施例一提供的又一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖；

圖1d為本發(fā)明實(shí)施例一提供的又一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖；

圖3a為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為本發(fā)明實(shí)施例三提供的另一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1a為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖，如圖1a所示，所述方法包括如下步驟：

11、建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型。

具體的，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型的方法可以有多種，舉例來(lái)說(shuō)，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型，需要建立裂縫發(fā)育帶及圍巖的幾何模型與邊界條件。具體如圖1b所示，圖1b為本發(fā)明實(shí)施例一提供的另一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖，在圖1a所示實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，11可以包括：

111、確定模型尺寸、邊界條件和儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)，所述邊界條件包括邊界的上覆巖層壓力、邊界的水平最大主地應(yīng)力和邊界的水平最小主地應(yīng)力。

實(shí)際應(yīng)用中，儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)包括但不限于：彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、抗拉強(qiáng)度。上述參數(shù)的獲取方法可以有多種，以碳酸鹽巖儲(chǔ)層為例，可以參考國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)《巖石力學(xué)試驗(yàn)建議方法》來(lái)測(cè)定獲得碳酸鹽巖儲(chǔ)層的彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、抗拉強(qiáng)度。

112、根據(jù)所述模型尺寸和裂縫發(fā)育帶的深度、厚度、傾角、傾向特征參數(shù)，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型，并根據(jù)所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型、所述邊界條件和所述儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型。

12、在實(shí)際井眼軌跡上布置深度計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第一畸變能密度。

以實(shí)際應(yīng)用舉例來(lái)說(shuō)，12中所述在實(shí)際井眼軌跡上布置深度計(jì)算點(diǎn)，具體可包括：在實(shí)際井眼軌跡上從所述裂縫發(fā)育帶所在的深度以上10米的深度位置到所述裂縫發(fā)育帶所在的深度以上2米的深度位置之間布置所述深度計(jì)算點(diǎn)。從而同時(shí)獲得較小的計(jì)算量和足夠的預(yù)警距離。

進(jìn)一步的，儲(chǔ)層各點(diǎn)的畸變能密度取決于儲(chǔ)層地應(yīng)力和儲(chǔ)層巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，計(jì)算畸變能密度的方式可以有多種，舉例來(lái)說(shuō)，12中所述計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第一畸變能密度，具體可以包括：

計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型下的上覆巖層壓力、水平最大主地應(yīng)力以及水平最小主地應(yīng)力，并利用第一公式，計(jì)算所述第一畸變能密度。

其中，所述第一公式為：

其中，ud為畸變能密度，μ為巖石泊松比，e為巖石彈性模量，σv為上覆巖層壓力，σh為水平最大主地應(yīng)力，σh為水平最小主地應(yīng)力。

具體的，

其中，ρi為地層巖石密度，g為重力加速度，hi為地層巖石厚度，pp為儲(chǔ)層孔隙壓力，α為biot系數(shù)，εh、εh為構(gòu)造應(yīng)變系數(shù)。

13、根據(jù)所述第一畸變能密度，獲得所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第一變化趨勢(shì)。

具體的，根據(jù)畸變能密度獲得鉆頭反扭矩隨鉆井深度的變化趨勢(shì)的方法可以有多種，例如，可以利用相似原理實(shí)驗(yàn)確定畸變能密度對(duì)鉆頭反扭矩的影響規(guī)律。相應(yīng)的，如圖1c所示，圖1c為本發(fā)明實(shí)施例一提供的又一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖，在前述任一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，13具體可以包括：

131、確定第一定量關(guān)系，所述第一定量關(guān)系為有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層下畸變能密度和鉆頭反扭矩的定量關(guān)系；

132、根據(jù)所述第一畸變能密度和所述第一定量關(guān)系，計(jì)算獲得所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第一鉆頭反扭矩；

133、根據(jù)所述第一鉆頭反扭矩，獲得所述第一變化趨勢(shì)。

其中，所述第一定量關(guān)系可以通過(guò)多種方法獲得，例如，可以通過(guò)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析獲得。相應(yīng)的，如圖1d所示，圖1d為本發(fā)明實(shí)施例一提供的又一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖，在圖1c所示實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，131具體可以包括：

1311、根據(jù)實(shí)際鉆井裝置和有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，建造等比例縮小的鉆井裝置模型和有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型；

1312、設(shè)計(jì)模擬井眼軌跡，在所述模擬井眼軌跡上布置深度測(cè)量點(diǎn)；

1313、根據(jù)所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，計(jì)算所述深度測(cè)量點(diǎn)的有裂縫發(fā)育帶畸變能密度；

1314、測(cè)量所述鉆井裝置模型鉆進(jìn)所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型時(shí)所述深度測(cè)量點(diǎn)的有裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩；

1315、根據(jù)所述有裂縫發(fā)育帶畸變能密度和所述有裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩，擬合獲得所述第一定量關(guān)系。

14、監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若所述實(shí)際變化趨勢(shì)與所述第一變化趨勢(shì)相同，則拋出預(yù)警。

實(shí)際應(yīng)用中，儲(chǔ)層巖石受到地應(yīng)力作用，其中存貯了一定的形變能，即畸變能密度。有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的儲(chǔ)層中裂縫發(fā)育帶周邊的地應(yīng)力場(chǎng)不同于無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的地應(yīng)力場(chǎng)。地應(yīng)力的不同會(huì)造成儲(chǔ)層畸變能密度的差異，進(jìn)而影響鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程中的反扭矩。本方案中，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型，計(jì)算有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層中井眼軌跡各個(gè)位置的畸變能密度，以獲得有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律。在實(shí)鉆過(guò)程中監(jiān)測(cè)鉆頭反扭矩變化規(guī)律，并與有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律對(duì)比，若符合有裂縫發(fā)育帶變化模式，則拋出預(yù)警，實(shí)現(xiàn)鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的及時(shí)預(yù)警。本方案提供的鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法，可在鉆井過(guò)程中沒(méi)有隨鉆地震的情況下預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶，操作簡(jiǎn)單且成本低。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法的流程示意圖，如圖2所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述方法還包括如下步驟：

21、建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型；

建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型的方法可以有多種，舉例來(lái)說(shuō)，建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型，需要建立圍巖的幾何模型與邊界條件。具體的，21可以包括：

根據(jù)所述模型尺寸，建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型，并根據(jù)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型、所述邊界條件和所述儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)，建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型。

22、計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第二畸變能密度；

計(jì)算畸變能密度的方式可以有多種，舉例來(lái)說(shuō)，22具體可以包括：

計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型下的上覆巖層壓力、水平最大主地應(yīng)力以及水平最小主地應(yīng)力，并利用第一公式，計(jì)算所述第二畸變能密度。

23、根據(jù)所述第二畸變能密度，獲得所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第二變化趨勢(shì)；

進(jìn)一步的，根據(jù)畸變能密度獲得鉆頭反扭矩隨鉆井深度的變化趨勢(shì)的方法可以有多種，例如，可以利用相似原理實(shí)驗(yàn)確定畸變能密度對(duì)鉆頭反扭矩的影響規(guī)律。舉例來(lái)說(shuō)，23具體可以包括：

確定第二定量關(guān)系，所述第二定量關(guān)系為無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層下畸變能密度和鉆頭反扭矩的定量關(guān)系；

根據(jù)所述第二定量關(guān)系和所述第二畸變能密度，計(jì)算獲得所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第二鉆頭反扭矩；

根據(jù)所述第二鉆頭反扭矩，獲得所述第二變化趨勢(shì)。

其中，所述第二定量關(guān)系可以通過(guò)多種方法獲得，例如，可以通過(guò)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析獲得。舉例來(lái)說(shuō)，所述確定第二定量關(guān)系具體可以包括：

根據(jù)實(shí)際鉆井裝置和無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，建造等比例縮小的鉆井裝置模型和無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型；

設(shè)計(jì)模擬井眼軌跡，在所述模擬井眼軌跡上布置深度測(cè)量點(diǎn)；

根據(jù)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，計(jì)算所述深度測(cè)量點(diǎn)的無(wú)裂縫發(fā)育帶畸變能密度；

測(cè)量所述鉆井裝置模型鉆進(jìn)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型時(shí)所述深度測(cè)量點(diǎn)的無(wú)裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩；

根據(jù)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶畸變能密度和所述無(wú)裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩，擬合獲得所述第二定量關(guān)系式。

24、監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若所述實(shí)際變化趨勢(shì)與所述第二變化趨勢(shì)相同，則正常鉆井。

本實(shí)施例提供的鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警方法，通過(guò)建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，從而獲得無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第二變化趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若與第二變化趨勢(shì)相同，則正常鉆井。上述方案預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶的精準(zhǔn)度更高，進(jìn)一步提高預(yù)警的可靠性。

圖3a為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3a所示，所述系統(tǒng)包括：

構(gòu)建模塊31，用于建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型；

第一計(jì)算模塊32，用于在實(shí)際井眼軌跡上布置深度計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第一畸變能密度；

第二計(jì)算模塊33，用于根據(jù)所述第一畸變能密度，獲得所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第一變化趨勢(shì)；

監(jiān)測(cè)模塊34，用于監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若所述實(shí)際變化趨勢(shì)與所述第一變化趨勢(shì)相同，則拋出預(yù)警。

具體的，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型的方法可以有多種，舉例來(lái)說(shuō)，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型，需要建立裂縫發(fā)育帶及圍巖的幾何模型與邊界條件。圖3b為本發(fā)明實(shí)施例三提供的另一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3b所示，在圖3a所示實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建模塊31可以包括：

初始化單元311，用于確定模型尺寸、邊界條件和儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)，所述邊界條件包括邊界的上覆巖層壓力、邊界的水平最大主地應(yīng)力和邊界的水平最小主地應(yīng)力；

處理單元312，用于根據(jù)所述模型尺寸和裂縫發(fā)育帶的深度、厚度、傾角、傾向特征參數(shù)，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型，并根據(jù)所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型、所述邊界條件和所述儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)，建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型。

實(shí)際應(yīng)用中，儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)包括但不限于：彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、抗拉強(qiáng)度。上述參數(shù)的獲取方法可以有多種，以碳酸鹽巖儲(chǔ)層為例，可以參考國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)《巖石力學(xué)試驗(yàn)建議方法》來(lái)測(cè)定獲得碳酸鹽巖儲(chǔ)層的彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力、抗拉強(qiáng)度。

以實(shí)際應(yīng)用舉例來(lái)說(shuō)，所述第一計(jì)算模塊32可包括布置單元，所述布置單元用于在實(shí)際井眼軌跡上從所述裂縫發(fā)育帶所在的深度以上10米的深度位置到所述裂縫發(fā)育帶所在的深度以上2米的深度位置之間布置所述深度計(jì)算點(diǎn)。從而同時(shí)獲得較小的計(jì)算量和足夠的預(yù)警距離。

進(jìn)一步的，所述第一計(jì)算模塊32還可以包括應(yīng)力單元，所述應(yīng)力單元用于計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型下的上覆巖層壓力、水平最大主地應(yīng)力以及水平最小主地應(yīng)力，并利用第一公式，計(jì)算所述第一畸變能密度。

具體的，根據(jù)畸變能密度獲得鉆頭反扭矩隨鉆井深度的變化趨勢(shì)的方法可以有多種，例如，可以利用相似原理實(shí)驗(yàn)確定畸變能密度對(duì)鉆頭反扭矩的影響規(guī)律。以實(shí)際應(yīng)用舉例來(lái)說(shuō)，第二計(jì)算模塊33具體可以包括：

定量單元，用于確定第一定量關(guān)系，所述第一定量關(guān)系為有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層下畸變能密度和鉆頭反扭矩的定量關(guān)系；

反扭矩單元，用于根據(jù)所述第一畸變能密度和所述第一定量關(guān)系，計(jì)算獲得所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第一鉆頭反扭矩；

變化單元，用于根據(jù)所述第一鉆頭反扭矩，獲得所述第一變化趨勢(shì)。

其中，所述第一定量關(guān)系可以通過(guò)多種方法獲得，例如，可以通過(guò)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析獲得。相應(yīng)的，在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，定量單元具體可以包括：

模型子單元，用于根據(jù)實(shí)際鉆井裝置和有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，建造等比例縮小的鉆井裝置模型和有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型；

設(shè)計(jì)子單元，用于設(shè)計(jì)模擬井眼軌跡，在所述模擬井眼軌跡上布置深度測(cè)量點(diǎn)；

計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，計(jì)算所述深度測(cè)量點(diǎn)的有裂縫發(fā)育帶畸變能密度；

測(cè)量子單元，用于測(cè)量所述鉆井裝置模型鉆進(jìn)所述有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型時(shí)所述深度測(cè)量點(diǎn)的有裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩；

擬合子單元，用于根據(jù)所述有裂縫發(fā)育帶畸變能密度和所述有裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩，擬合獲得所述第一定量關(guān)系。

本實(shí)施例提供的鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)建模塊建立有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型，第一計(jì)算模塊計(jì)算有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層中井眼軌跡各個(gè)位置的畸變能密度，第二計(jì)算模塊獲得有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律，在實(shí)鉆過(guò)程中通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)鉆頭反扭矩變化規(guī)律，并與有裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型中鉆頭反扭矩的變化規(guī)律對(duì)比，若符合有裂縫發(fā)育帶變化模式，則拋出預(yù)警，實(shí)現(xiàn)鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的及時(shí)預(yù)警。本方案提供的鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)，可在鉆井過(guò)程中沒(méi)有隨鉆地震的情況下預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶，操作簡(jiǎn)單且成本低。

作為一種可選的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例三還提供又一種鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)，在圖3a所示實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建模塊31，還用于建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型；第一計(jì)算模塊32，還用于計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第二畸變能密度；第二計(jì)算模塊33，還用于根據(jù)所述第二畸變能密度，獲得所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第二變化趨勢(shì)；監(jiān)測(cè)模塊34，還用于監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若所述實(shí)際變化趨勢(shì)與所述第二變化趨勢(shì)相同，則正常鉆井。

本實(shí)施例中，建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型的方法可以有多種，舉例來(lái)說(shuō)，建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的力學(xué)模型，需要建立圍巖的幾何模型與邊界條件。具體的，在圖3b所示實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，處理單元312，還用于根據(jù)所述模型尺寸，建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型，并根據(jù)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的幾何模型、所述邊界條件和所述儲(chǔ)層的物理力學(xué)參數(shù)，建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型。

可選的，第一計(jì)算模塊32計(jì)算畸變能密度的方式可以有多種，相應(yīng)的，所述應(yīng)力單元，還用于計(jì)算所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型下的上覆巖層壓力、水平最大主地應(yīng)力以及水平最小主地應(yīng)力，并利用第一公式，計(jì)算所述第二畸變能密度。

進(jìn)一步的，根據(jù)畸變能密度獲得鉆頭反扭矩隨鉆井深度的變化趨勢(shì)的方法可以有多種，例如，可以利用相似原理實(shí)驗(yàn)確定畸變能密度對(duì)鉆頭反扭矩的影響規(guī)律。相應(yīng)的，所述定量單元，還用于確定第二定量關(guān)系，所述第二定量關(guān)系為無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層下畸變能密度和鉆頭反扭矩的定量關(guān)系。所述反扭矩單元，還用于根據(jù)所述第二定量關(guān)系和所述第二畸變能密度，計(jì)算獲得所述深度計(jì)算點(diǎn)在所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中的第二鉆頭反扭矩。所述變化單元，還用于根據(jù)所述第二鉆頭反扭矩，獲得所述第二變化趨勢(shì)。

其中，所述第二定量關(guān)系可以通過(guò)多種方法獲得，例如，可以通過(guò)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析獲得。舉例來(lái)說(shuō)，所述模型子單元，還用于根據(jù)實(shí)際鉆井裝置和無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，建造等比例縮小的鉆井裝置模型和無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型；所述計(jì)算子單元，還用于根據(jù)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，計(jì)算所述深度測(cè)量點(diǎn)的無(wú)裂縫發(fā)育帶畸變能密度；所述測(cè)量子單元，還用于測(cè)量所述鉆井裝置模型鉆進(jìn)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層的巖塊模型時(shí)所述深度測(cè)量點(diǎn)的無(wú)裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩；所述擬合子單元，還用于根據(jù)所述無(wú)裂縫發(fā)育帶畸變能密度和所述無(wú)裂縫發(fā)育帶鉆頭反扭矩，擬合獲得所述第二定量關(guān)系式。

本實(shí)施例提供的鉆井過(guò)程中鉆遇裂縫發(fā)育帶的預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)建模塊建立無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型，從而獲得無(wú)裂縫發(fā)育帶儲(chǔ)層力學(xué)模型中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的第二變化趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)實(shí)際鉆井過(guò)程中鉆頭反扭矩隨鉆井深度的實(shí)際變化趨勢(shì)，若與第二變化趨勢(shì)相同，則正常鉆井。上述方案預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育帶的精準(zhǔn)度更高，進(jìn)一步提高預(yù)警的可靠性。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。