Petrel地质力学高级应用 (三) ：三维泥浆窗口预测

Kasim

       Petrel地质力学模块中的第三项高级应用：三维泥浆窗口预测(Mud Weight Predictor, 简称MWP) 。

钻井过程往往伴随着许多复杂工程问题，包括井壁崩落、卡钻遇阻、泥浆漏失、井涌和井喷等等。这些问题大多和地质力学相关，所以基于地质力学的井壁稳定分析成为预钻井设计不可或缺的部分。目前大多预钻井的井壁稳定分析方法是首先对一些邻井开展一维井壁稳定分析，并基于地层均质的假设把邻井的井壁分析成果映射到预钻井。在预钻井和邻井所钻遇地层有显著变化的情况下（也就是在地层均质的假设不成立的情况下），这样分析方法可能使得预钻井的钻井风险被严重低估或错误评估，常常导致严重的钻井事故。

为了应对这一挑战，可以采用Petrel地质力学建模流程来建立三维地质力学模型，刻画地层的三维非均质性；并基于三维地应力模型，利用三维泥浆窗口预测模块 (MWP) 来对三维地质力学模型内任意井位开展井壁稳定分析、井眼轨迹优化及泥浆比重的选择。这样的分析方法完全克服了一位井壁稳定分析方法必须基于均质地层假设的局限性，显著提高了预钻井的井壁稳定分析的可靠性。

作为三维井壁稳定分析的关键模块，MWP不仅能够计算给定井眼轨迹的泥浆窗口，也能够计算整个三维模型对给定钻井方向的泥浆窗口。这使得判定钻井风险区、井位优选及井眼轨迹的优化成为可能。

一、沿设计井眼轨迹计算泥浆窗口

MWP致力于在勘探和开发过程中优化钻井，在钻前建议合理的钻井液密度，预测潜在的钻井风险，优化井眼轨迹和套管方案。当给定井轨迹时，MWP能够在三维地质力学模型中沿井轨迹抽取一维地应力剖面和孔隙压力曲线。换言之，MWP能够在钻前预测一维地质力学模型，从而计算坍塌压力梯度、孔隙压力梯度、破裂压力梯度和起裂压力梯度等参数。

如上图所示，MWP的主要计算成果包括孔隙压力梯度(PressureGradient)，坍塌压力梯度(Breakout Gradient)，破裂压力梯度(FractureGradient)和起裂压力梯度(Breakdown Gradient)。这四条压力梯度曲线构成了泥浆密度的上下限值，共同形成了安全泥浆密度窗口。图中MWP 1D是沿井轨迹从三维地质力学模型中抽取的泥浆窗口，Techlog WBS是采用测井曲线计算的泥浆窗口。两者具有很好的匹配性，表明采用MWP能够有效地预测钻井泥浆密度窗口。

二、实时泥浆窗口，交互井眼轨迹优化

MWP具有实时更新泥浆窗口的功能。用户可以在Petrel交互更新井眼轨迹，软件自动计算对应井眼轨迹的泥浆窗口。下图从左到右依次是三维井眼轨迹、泥浆窗口和完井方案。井轨迹设计方案可以在三维窗口修改和展示，泥浆窗口的各项梯度参数也能在井轨迹上显示。随着井轨迹变化，右侧的泥浆窗口实时更新，便于用户评价钻井风险，优化井轨迹方案。另外，用户可以根据泥浆窗口设计下套管方案，节省下入套管数。

三、全区三维泥浆窗口评价     在给定钻进方向时，MWP能够计算五项全区属性体，包括孔隙压力梯度、坍塌压力梯度、破裂压力梯度、起裂压力梯度和泥浆窗口宽度。通过分析这些参数的三维展布，为井位部署的合理优化提供建议。

下图分别展示了全区破裂压力梯度和坍塌压力梯度的分布情况。通过将井位部署在破裂压裂梯度较高和坍塌压力梯度较低的位置，能够有效降低漏失和井壁崩落风险，增大泥浆密度选择范围。此外，也可以选择分析泥浆窗口宽度这项属性。泥浆窗口越宽，意味着泥浆密度的调整空间越大。

loveboyzmj

zhaozhan

这个功能是哪个版本的petrel里面才有的啊