本發(fā)明提供一種隨鉆預(yù)測鉆頭底下地層坍塌壓力和破裂壓力的方法。包括：提取一待鉆井和一與該待鉆井相鄰的已鉆井旁若干道地震記錄，作加權(quán)處理獲得該待鉆井和已鉆井的地震記錄；對已鉆井進行聲波時差和密度測井，獲得該已鉆井的不同層段地層的測井數(shù)據(jù)；利用該測井數(shù)據(jù)和地震記錄，建立利用地震記錄預(yù)測地層聲波速度、波阻抗的分層模型；預(yù)測該待鉆井鉆頭底下地層的測井曲線；結(jié)合并壁穩(wěn)定力學(xué)測井解釋模型預(yù)測該待鉆井鉆頭底下地層的坍塌壓力和破裂壓力。本發(fā)明通過找出同一井眼中不同層系地層的已鉆井段測井結(jié)果與地震記錄的關(guān)聯(lián)，并根據(jù)地質(zhì)分層隨鉆預(yù)測坍塌壓力和破裂壓力，這樣，有效阻止井壁坍塌、防止井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

1.一種隨鉆預(yù)測鉆頭底下地層坍塌壓力和破裂壓力的方法，其特征在于，
包括下列步驟：
步驟1，分別提取一待鉆井和一與該待鉆井相鄰的已鉆井旁若干道地震記
錄，作加權(quán)處理獲得該待鉆井和已鉆井的地震記錄；
步驟2，對已鉆井進行聲波時差和密度測井，獲得該已鉆井的不同層段地
層的測井數(shù)據(jù)：聲波時差測井數(shù)據(jù)和地層密度測井數(shù)據(jù)；
步驟3，利用所述已鉆井不同層段地層的測井數(shù)據(jù)和地震記錄，建立利用
地震記錄預(yù)測地層聲波速度、波阻抗的分層模型；
步驟4，利用待鉆井的地震記錄和所述分層模型預(yù)測該待鉆井鉆頭底下地
層的測井曲線：聲波時差測井曲線和地層密度測井曲線；
步驟5，利用待鉆井的所述測井曲線，結(jié)合井壁穩(wěn)定力學(xué)測井解釋模型預(yù)
測該待鉆井鉆頭底下地層的坍塌壓力和破裂壓力；
其中，所述步驟3包括：
步驟31，提取已鉆井的測井數(shù)據(jù)：聲波時差測井數(shù)據(jù)和地層密度測井數(shù)據(jù)；
步驟32，查閱已鉆井的地質(zhì)錄井數(shù)據(jù)，獲取準確的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)：地層地
質(zhì)分層的頂部深度和底部深度；
步驟33，取已處理完畢的已鉆井的每一地質(zhì)分層層段的地震記錄；
步驟34，利用所述每一地質(zhì)分層層段的地震記錄，分層段求取地震特征
參數(shù)；
步驟35，結(jié)合已鉆井地質(zhì)錄井數(shù)據(jù)和測井數(shù)據(jù)，得到已鉆井分層段的聲
波時差測井曲線和地層密度測井曲線，提取出分層聲波速度和波阻抗數(shù)據(jù)；
步驟36，以地震特征參數(shù)為輸入層的神經(jīng)元，以地層聲波速度和波阻抗
數(shù)據(jù)為輸出層的神經(jīng)元，分層段創(chuàng)建地層聲波速度、波阻抗曲線的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
模型；
步驟37，分層段訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得分層段預(yù)測地層聲波速度、波
阻抗曲線的反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；
其中，所述步驟4包括：
步驟41，根據(jù)地質(zhì)錄井數(shù)據(jù)，確定待鉆井鉆頭所處的地質(zhì)層段；
步驟42，選取該層段的聲波時差測井曲線和密度測井曲線的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；
步驟43，將該層段的地震特征參數(shù)代入已訓(xùn)練的所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)
測出待測井該層段的聲波速度和波阻抗；
步驟44，計算出該層段的聲波速度曲線和密度曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆預(yù)測鉆頭底下地層坍塌壓力和破裂壓力的
方法，其特征在于，所述步驟5包括：
步驟51，利用待鉆井的聲波速度曲線和密度曲線，預(yù)測待鉆井將鉆遇地
層的彈性參數(shù)和強度；
步驟52，計算待鉆井將鉆遇地層的地應(yīng)力；
步驟53，預(yù)測待鉆井段的坍塌壓力和破裂壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆預(yù)測鉆頭底下地層坍塌壓力和破裂壓力的
方法，其特征在于，所述地震特征參數(shù)包括：關(guān)聯(lián)維數(shù)、R/S分數(shù)維、振幅譜
維、最大Lyapunov指數(shù)、突變參數(shù)和綜合反射地震參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨鉆預(yù)測鉆頭底下地層坍塌壓力和破裂壓力的
方法，其特征在于，所述步驟51包括：
1)計算動態(tài)彈性模量E_d和動態(tài)泊松比μ_d，計算如下：
E d = ρ v s 2 ( 3 v p 2 - 4 v s 2 ) v p 2 - 2 v s 2 ]]>
μ d = v p 2 - 2 v s 2 2 ( v p 2 - v s 2 ) ]]>
式中：
v s = 11.44 v p + 18.03 - 5.866 ]]>
2)計算粘聚力C，計算如下：
C = 5.24 × 10 - 3 ( 1 - 2 μ d ) ( 1 + μ d 1 - μ d ) 2 ρ 2 v p 4 ( 1 + 0.78 V cl ) ]]>
式中：
V_cl＝0.01*(-5.18v_s+2.88v_p+0.9)
3)計算巖石的內(nèi)摩擦角計算如下：

4)計算地層抗拉強度St，計算如下：
St = 0.0045 E d ( 1 - V cl ) + 0.008 E d V cl 15 ]]>
5)計算靜態(tài)彈性模量E_s和靜態(tài)泊松比μ_s
E_s＝6.125+0.6263E_d
μ_s＝0.1218+0.2601μ_d
其中，動態(tài)彈性模量E_d、靜態(tài)彈性模量E_s，單位：1000Mpa；
粘聚力C，單位：Mpa；
內(nèi)摩擦角單位：度；
地層抗拉強度St，單位：Mpa；
v_s：橫波速度，單位：千米/秒；
v_p：縱波速度，單位：千米/秒；
V：利用測井聲波時差值計算的聲波速度，單位：千米/秒；
ρ：地層密度，單位：克/立方厘米；
V_cl：泥質(zhì)含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨鉆預(yù)測鉆頭底下地層坍塌壓力和破裂壓力的
方法，其特征在于，所述步驟52包括：
1)垂向地應(yīng)力σ_v計算如下：
σ_v＝0.01*(2*10^-12h⁴-4*10^-8h³+0.0002h+2.0683)h
2)水平最大、最小地應(yīng)力σ_H和σ_h，計算如下：
σ H = E s 1 - μ s 2 ϵ H + μ s E s 1 - μ s 2 ϵ h + μ s 1 - μ s ( σ v - α P p ) + α P p ]]>
σ h = μ s E s 1 - μ s 2 ϵ H + E s 1 - μ s 2 ϵ h + μ s 1 - μ s ( σ v - α P p ) + α P p ]]>
其中，構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)ε_H和ε_h由鄰井同層段的地層破裂試驗數(shù)據(jù)確定；
水平最大地應(yīng)力σ_H，單位：Mpa；
水平最小地應(yīng)力σ_h，單位：Mpa；
μ_s：靜態(tài)泊松比；E_s：靜態(tài)彈性模量，單位：1000Mpa；
α：有效應(yīng)力系數(shù)；
P_p：地層孔隙壓力，單位：Mpa；
h：井深，單位：米。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨鉆預(yù)測鉆頭底下地層坍塌壓力和破裂壓力的
方法，其特征在于，根據(jù)摩爾-庫侖強度準則，所述坍塌壓力P_b的計算如下：
p b = η ( 3 σ H - σ h ) - 2 CK + α P p ( K 2 - 1 ) ( K 2 + η ) h × 100 ]]>
所述地層破裂壓力p_f計算如下：
p_f＝0.01(3σ_h-σ_H-αP_p+St)/h
式中：
p_b為當量泥漿密度表示的坍塌壓力，單位：克/立方厘米；
p_f：單位：克/立方厘米；
巖石的內(nèi)摩擦角，單位：度；
C：粘聚力，單位：Mpa；
St：地層抗拉強度，單位：Mpa；
σ_H：水平最大地應(yīng)力，單位：Mpa；
σ_h：水平最小地應(yīng)力，單位：Mpa；
α：有效應(yīng)力系數(shù)；
P_p：地層孔隙壓力，單位：Mpa；
h：井深，單位：米；
η：應(yīng)力非線性修正系數(shù)。