東北大學(xué)鉆井工程ppt課件(編輯修改稿)
2025-10-08 18:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (當(dāng)存在原生裂縫時 )或變?yōu)樨?fù)值并超過地層的抗拉強(qiáng)度 σ hT(當(dāng)井壁上無原生裂縫時 )的結(jié)果 。 結(jié)合水平向的兩個主地應(yīng)力計算方法 ， 黃榮樽提出計算破裂壓力的解析式為 K— 非均勻的地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)， K=α 3β ； α ， β — 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 1) 三軸巖石力學(xué)試驗： 主要是在高壓室中對圓柱巖樣施加不同圍壓的壓縮試驗 。 通過試驗確定巖的 泊松 νo—— 圍壓 pcir為零時的泊松比； m， n—— 取決于巖性的常數(shù) 。 考慮到地層重力場的作用，巖層在某深度 D處的圍壓pcir的計算式為 聯(lián)立式 (613)和式 (614)便可解得 D深度處的 pcir值和地層的泊松比 ν值 。 比 ν。巖石的泊松比與其所處的深度有關(guān)，通過巖石的三軸壓力試驗發(fā)現(xiàn) ν是隨圍壓的升高而增大。經(jīng)過分析，提出計算 ν的指數(shù)方程 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 2) 現(xiàn)場地層破裂壓力試驗： 這是為了確定地下巖層的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)而進(jìn)行的。一般在一個油田斷塊或一個探區(qū)只需進(jìn)行 1～ 2口井便可滿足要求，但為了準(zhǔn)確地確定構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)，需在套管鞋下方的壓裂段地層中在試驗前取 關(guān)閉環(huán)形空間，要求在環(huán)空井口安裝精密壓力表記錄壓力的變化。用水泥車以低速 (大約為 50～ 80 L／ min)緩慢地啟動泵并向井內(nèi)注入鉆井液；記錄各個時間的泵入量和相應(yīng)的井口環(huán)空壓力。做出以井口壓力與泵入量為坐標(biāo)的試驗曲線，如泵排量不變時，亦可做出井口壓力和泵入時間的關(guān)系曲線。在進(jìn)行液壓試驗時，要注意確定下述的壓力值 (如圖 65所示，此圖為實測曲線 )： 地層破裂壓力試驗的 具體要求 如下所述。 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 漏失壓力 pl:即開始偏離直線之點的壓力，其后壓力仍上升。 開裂壓力 pf′:壓力最大之點。反映了液壓克服地層的強(qiáng)度使其破裂，形成裂縫，鉆井液向裂縫中漏失，其后壓力將下降。 延伸壓力 pex:壓力趨于平緩的點。它使裂縫向遠(yuǎn)處擴(kuò)展延伸。 瞬時停泵壓力 ps:當(dāng)裂縫延伸到離開井壁應(yīng)力集中區(qū)，即 6倍井眼半徑以遠(yuǎn)時 (估計從破裂點起約歷時 1 min左右 )，進(jìn)行瞬間停泵。記錄下停泵時的壓力 ps，由于此 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 時 裂縫仍開啟 ， ps應(yīng)與垂直裂縫的最小地應(yīng)力 σ y值相平衡 ， 即有 ps=σ y。 此后 ， 由于停泵時間的延長 ， 鉆井液向裂縫兩壁滲濾 ， 但液壓下降 。 由于地應(yīng)力的作用 ， 裂縫將閉合 。 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 裂縫重新張開壓力 pre:瞬時停泵后啟動注入泵，從而使閉合的裂縫重新張開。由于張開閉合裂縫所需的壓力 pre與開裂壓力 pf′相比不需要克服巖石的抗拉強(qiáng)度，因此可以近似地認(rèn)為破裂層的抗拉強(qiáng)度等于這兩個壓力的差值，即有 從圖中查得 pf′ 和 pre對應(yīng)的井口泵壓 ， 于是根據(jù)(615)式直接計算出 σ hT值 。 從試驗曲線上確定地層開裂時的井口泵壓 (如果考慮 pl為最大許可壓力 ， 也可用此值 )，其與靜液壓力之和為破裂壓力 pf值 。 破裂層巖心經(jīng)過室內(nèi)試驗確定 ν ， pob及正?？紫秹毫p值 。 將得到的 pf ， ν ， σ hT ， pob和 pp值代入公式(612)便可算出 K值 。 現(xiàn)在進(jìn)一步明確一下如何利用上述破裂壓力試驗求取預(yù)測公式 (612)中的有關(guān)參數(shù)： 3) 各種參數(shù)確定之后，便可用黃榮樽法計算地層破裂壓力。 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 安德森法 由于地層破裂壓力預(yù)測公式中均含有泊松比 ν 值 ， 安德森 (Anderson)認(rèn)為砂巖中的泥質(zhì)含量對其 ν值影響很大 。 因為砂巖中的泥質(zhì)本質(zhì)上起著顆粒間塑性膠結(jié)物的作用 ， 對砂巖的形變有明顯的影響 。 因此 ， 他提出可以通過建立 ν 與泥質(zhì)含量的關(guān)系來求得 ν . 聲波、密度和中子測井的組合能計算地層的泥質(zhì)含量，其計算式為 ： Ish— 地層的泥質(zhì)指數(shù)， %； φ s— 聲波時差求得的地層總孔隙度， %； φd— 密度測井求得的地層有效孔隙度， % 式中： 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 安德森提出的地層破裂壓力預(yù)測公式是： 此式是在假定無 構(gòu)造應(yīng)力，地層抗張強(qiáng)度為零并取均勻水平地應(yīng)力 基礎(chǔ)上而得出的。由此得 將現(xiàn)場破裂壓力試驗求得 pf值代入 (618)式，便可求得 ν ，再將此 ν Ish值做出關(guān)系圖。根據(jù)墨西哥灣地區(qū) 12口井中進(jìn)行 29次破裂壓力試驗得到的數(shù)據(jù)繪圖及利用 (618)式計算出的 ν 值，表明 ν 與 Ish有很 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 式中 ， 系數(shù) A和 B隨不同地區(qū)或不同構(gòu)造而異 ， 需要建立各個不同地區(qū)的關(guān)系式 。 好的線性關(guān)系，因此，可用直線公式擬合。 第五章 第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測 以上介紹三種預(yù)測破裂壓力方法都僅適用于連續(xù)沉積的地層，對于地質(zhì)不整合的地層、風(fēng)化帶和破碎帶等地層，其破裂壓力往往低于計算的破裂壓力，鉆進(jìn)這些層段常常會發(fā)生意外的漏失事故。在這些情況下，預(yù)測地層破裂壓力時，應(yīng)當(dāng)考慮到 地質(zhì)環(huán)境 的影響。 安德森法 哈伯特 — 威利斯法 馬修斯 — 凱頓法
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