近年来,随着石油勘探开发深度的不断拓展,各种先进的钻井技术的出现,进行井壁稳定性的研究越来越受到重视。因此,如何在钻前进行准确的井壁稳定性分析,以保证钻井过程中安全、快速钻进,又能够尽可能的减少对储集层段的污染,将成为当今乃至将来研究的重点。 本文针对钻前井壁稳定问题,利用常规测井方法,从力学方法分析井壁应力分布入手,建立井壁稳定力学模型。将测井资料中的密度数据或是声波数据作为约束条件,通过模型地震反演,构建待钻区域的测井曲线,从而可以用理论和处理手段上比较成熟的测井分析的方法,进行岩石弹性和强度参数的计算,计算地层的三个压力(孔隙压力、坍塌压力、破裂压力)剖面,最终确定安全钻井液密度窗口,为钻井设计提供参考,指导安全钻井,减少钻井事故。对大牛地气田8口井的安全钻井液密度窗口的计算与实钻钻井液密度的对比分析表明,该方法是可行的,且具有较高的精度,能够满足工程施工的需要。 对地层参数敏感性分析发现,泊松比、抗拉强度、水平地应力差、粘聚力、内摩擦角和地层孔隙压力对计算安全钻井液密度窗口有不同程度的影响,所以地层的弹性和强度参数的确定对于进行井壁稳定性分析是十分必要的。 地层孔隙压力的计算对于准确地建立三个压力剖面是十分重要的,本文采用常规的等效深度法和一维压实理论对孔隙压力进行了计算。结果表明,等效深度法对于存在异常压力层段的地层效果比较好。而一维压实理论则具有较好的适用性。对地应力的计算中,出于室内试验费用昂贵,且只能得到取芯深度点的地应力值;通过井壁应力崩落椭圆长短轴计算地应力误差又很大,同时还受到非应力崩落井眼变形的严重影响,所以本文在地应力的计算中,利用对地层的破漏试验计算构造应力系数,结合分层地应力计算模型,利用声波和密度数据计算地应力大小,为力学模型计算安全泥浆密度提供全井段的连续地应力剖面。 在进行钻前井壁稳定预测分析研究中,测井约束下的地震资料反演是前提和核心。本文对地震反演的原理(主要是模型地震反演)、地震子波的确定以及地震反演的资料处理进行了介绍。通过四川盆地高石梯潜伏构造的二维地震数据中的两条测线及在相应测线上的测井资料进行了在测井约束下的地震模型反演,构建出在该测线上任何一道处的声波测井曲线和密度测井曲线。从而计算出地下岩层的岩石力学参数和待钻井的三个压力剖面,求得了安全钻井液密度窗口,实现了钻前安全钻井液密度窗口的计算。王家1井的实钻钻井液密度数据证实了利用地震反演法预测的安全钻井液密度窗口是准确的,具有工程利用价值。