地层破裂压力讲课教案

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第二节地层破裂压力知识分享

第二节地层破裂压力知识分享

第二节地层破裂压力第二节 地层破裂压力 在井下一定深度裸露的地层,承受流体压力的能力是有限的,当液体压力达到一定数值时会使地层破裂,这个液体压力称为地层破裂压力(Fracture pressure ),一般用f p 表示。

使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。

破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术,钻井大多数是在裸眼中进行的,所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要,它是钻井之前的井身结构设计,套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数,特别是在一个新的区块开发之前,破裂压力这一数据为就重中之重了。

它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确,并能否顺利执行和能否顺利完成。

压裂作业时,地层破裂力学模型如图 1.1所示。

此时,地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。

考虑深层水力压裂主成垂直裂缝,且裂缝穿透整个煤层。

地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力,当其合成应力强度因子K 达到临界值时,裂隙就开始失稳延伸。

地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。

从上世纪五六十年代,国内外就开始对地层破裂压力进行了研究,并取得了一系列的成果。

H-W 模型1957年Hubbert 和Willis 根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W 模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力P p ,垂直有效主应力等于上覆压力P v 减P p 最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为:式中:f P — 地层破裂压力;p P — 地层空隙压力;v P — 上覆岩层压力;模型中上覆压力梯度为1的假设显然不符合实际,最小水平主应力为1/3到1/2垂直有效主应力范围的假设通常也带来偏低的结果。

1967年Matthews 和Kelly 在H-W 模式中引入了骨架应力系数i K :)(p v i p f P -P K P P += 4-7 地层正常压实时,i K 反映了地层实际骨架应力状况其值由区块内已有破裂压力资料确定,i K 系数曲线的绘制需要大量实际压裂资料,限制了此方法的应用。

地层破裂压力测定套管鞋试漏法讲解

地层破裂压力测定套管鞋试漏法讲解

SY 5430-92 地层破裂压力测定套管鞋试漏法1主题内容与适用范围本标准规定了用套管鞋试漏法确定地层破裂压力的试漏前的准备工作、试漏程序、试漏数据的采集及处理方法。

本标准适用于石油天然气钻井中地层破裂压力的测定。

2试漏前的准备2.1利用预测模式或邻井资料估算试漏层的破裂压力。

2.2根据2.1条估算结果及钻井液密度,选择合适的泵型和井口装置。

2.3井口安装后,采用封堵器清水试压,闸板防喷器以下整体试压到额定工作压力,稳压时间不少于3min,允许压降不超过0.7~1.0Mpa。

2.4校验立管和环空压力表。

2.5试漏层段应选在套管鞋下第一个3~5m厚的易漏层。

2.6调整钻井液性能,保证均匀稳定,以满足试漏施工要求。

3试漏程序3.1钻头提至套管鞋以上,井内灌满钻井液,关井。

3.2采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种向井内泵入钻井液。

裸眼长度在5m以内的选用0.7~1L/s排量,超过5m的选用2~4L/s排量。

3. 3为了求取试漏层最小主地应力和岩石抗拉强度数据,地层压裂后应进行停泵和重张压力测量。

3.4当压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或套管承受的压力达到套管中的最小抗内压强度80%时仍未被压裂,应停止试验。

4试漏数据的采集4.1日期、时间、井号、井深、套管尺寸及下深、地层及岩性、钻井液密度、注入泵型号、缸套直径及冲数。

4.2每间隔20~50L泵入量或每间隔10~20s(泵速恒定)记录一次相应泵压和注入量或时间。

开始时记录点间隔可大些,后期应加密记录点。

正循环泵入时,泵压由立管或井口压力表读数千。

环空泵入时由环空压力表读数。

4.3地层压裂后,停泵1~2min,每间隔10~20s记录一次泵压。

4.4待泵压相对稳定后,重新开泵1~2min,每间隔10~20s记录一次重张压力。

5 试漏数据处理5.1作图a.若采集的数据是间隔时间和相应泵压,作成如图1所示的试漏曲线。

b. 若地层压裂前采集的数据是泵入量和相应的泵压,作成如图2所示的试漏曲线。

地层破裂压力

地层破裂压力

第四节地层破裂压力一、地层破裂压力的重要性为了合理进行井身结构设计(套管层次、下入深度)和制定钻井施工措施,除了掌握地层压力梯度剖面外,还应了解不同深度处地层的破裂压力。

在钻井中,合理的钻井液密度不仅要略大于地层压力,还应小于地层破裂压力,这样才能有效地保护油气层,使高低压油气层不受钻井液损害,避免产生漏、喷、塌、卡等井下复杂情况,为全井顺利钻进创造条件,以获得高速、低成本、安全高效钻井。

地层破裂压力还是确定关井极限套压的重要依据之一。

二、影响地层破裂压力的主要因素地层的破裂压力首先取决于其自身的特性。

这些特性主要包括地层中天然裂缝的发育情况,他的强度(主要是抗拉伸强度)及其弹性常数(主要是泊松比)的大小。

地层中孔隙压力的大小也对其破裂压力有很大的影响。

一般来说,地层的孔隙压力越大,其破裂压力也越高。

从力学角度看来,地层的破裂是地层受力作用的结果,除了流体压力的作用外,也和地层中存在的地应力大小有很大的关系。

在地下埋藏着的岩层中,由于受其上方覆盖岩层的重力作用和构造运动的影响,作用着地应力。

这种地应力在不同的地区和不同的油田构造断块里是不同的。

通常,三个主方向上的地应力是不相等(如图1-4-1)。

即有:σx≠σy≠σz (4-1)1、上覆岩层压力图中σz表示上覆岩层压力(有时也用P0表示),它是由深度H以上岩层的重力产生的。

如果地层孔隙压力是P p,则有σz=σz′+P p (4-2)式中,σz′称为“有效上覆岩层压力”。

它表示扣除孔隙压力的影响后,直接作用在岩层骨架颗粒上的应力。

也称为骨架应力。

2、水平地应力根据该地区有无受到构造运动的影响以及构造运动的形态,可将水平地应力分为三种情况。

(1)未受到地质构造运动扰动过的沉积较新的连续沉积盆地,属于水平均匀地应力状态。

其水平地应力只来源于上覆岩层的重力作用。

设地下岩层为各向同性,均质的弹性体,则根据地层在水平方向上的应变受到约束的条件可以导出:бx′=бy′=μ*бz′/(1-μ) (4-3)式中:бx′、бy′—水平方向的两个有效的主地应力,且有бx′=бx-Pp (4-4)бy′=бy-Pp (4-5)式中:бz′—有效地上覆岩层压力,MPaPp—孔隙压力,MPaμ—地层的泊松比,0<μ<0.5μ/(1-μ)—称为侧压系数由(4-3)可见,бz′>бx′=бy′(2)受到地质构造运动的影响,但构造力在水平各个方向上均相同。

地质灾害授课教案模板(3篇)

地质灾害授课教案模板(3篇)

第1篇课时:2课时教学目标:1. 知识目标:- 了解地质灾害的基本概念、类型及成因;- 理解地质灾害对人类生活的影响;- 掌握地质灾害的预防、应急处理及减灾措施。

2. 能力目标:- 培养学生观察、分析地质灾害的能力;- 提高学生团队合作与沟通能力;- 增强学生面对地质灾害时的应变能力。

3. 情感目标:- 增强学生的防灾减灾意识;- 培养学生热爱大自然、保护环境的情感;- 激发学生对地质灾害研究的学习兴趣。

教学重点:1. 地质灾害的类型及成因;2. 地质灾害的预防、应急处理及减灾措施。

教学难点:1. 地质灾害成因的复杂性;2. 地质灾害预防措施的针对性。

教学过程:第一课时一、导入新课1. 教师展示地质灾害相关图片,引导学生关注地质灾害对人类生活的影响;2. 提问:什么是地质灾害?地质灾害有哪些类型?二、讲授新课1. 地质灾害的基本概念及类型- 介绍地质灾害的定义;- 举例说明地质灾害的类型,如地震、火山喷发、滑坡、泥石流等。

2. 地质灾害的成因- 分析地质灾害的成因,如地球板块运动、岩体应力变化、气候因素等;- 强调地质灾害成因的复杂性。

3. 地质灾害的危害- 分析地质灾害对人类生活的影响,如人员伤亡、财产损失、生态环境破坏等。

三、课堂讨论1. 分组讨论:针对某一地质灾害类型,分析其成因、危害及预防措施;2. 各组代表发言,分享讨论成果。

四、小结1. 总结本节课所学内容;2. 强调防灾减灾意识的重要性。

第二课时一、复习导入1. 复习地质灾害的基本概念、类型及成因;2. 提问:如何预防地质灾害?二、讲授新课1. 地质灾害的预防措施- 介绍地质灾害的预防措施,如监测预警、工程措施、生物措施等; - 强调预防措施的科学性和针对性。

2. 地质灾害的应急处理- 介绍地质灾害发生时的应急处理方法,如逃生、自救、互救等; - 强调应急处理的重要性。

三、课堂练习1. 学生根据所学知识,设计一份地质灾害预防方案;2. 各组分享方案,教师点评。

地层压力检测与地层破裂压力PPT教案学习

地层压力检测与地层破裂压力PPT教案学习
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断层形成的 异常高压
盐丘体侵 入形成的 异常高压
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原始压力型 异常高压
3) 粘 土 成 岩 作用
成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化 。页岩和灰岩经受结晶结构的变化,可以产生 异常高的压力。有异常压力,必有上覆压力密 封层。如石膏(caso4 2H2O)将放出水化水 而变成无水石膏(caso4 )它是一种特别不渗 透的蒸发岩,从而引起其下部异常高压沉积。 如图3-3 所示。
6) 形 成 异 常 高 压的 其它原 因 地面剥蚀; ; 注水
第13页/共41页
三、检测地层压力的方法
检测异常地层压力的原理是依据压实理 论:随 着 深 度 的 增 加 , 压 实 程 度 增加 ,孔隙 度减小 。
1、钻井前预测地层压力。 2、钻进中检测地层压力。 3、钻进后检测地层压力。
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2)构造运动
构造运动是地层自身的运动。它引起各地层 之间相对位置的变化。由于构造运动,圈闭 有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱 或侵入所挤压。促使其体积变小,如果此流 体无出路,则意味着同样多的流体要占据较 小的体积。因此,压力变高。如图3-2所示。
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图 3-2构 造 运 动 形成 的异常 压力
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确定最大允许钻井液密度mmax 则表层套管以下:mmax=mf-0.06g /cm3,
技术套管以下:mmax=mf-0. 12g /cm3。
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最大允许关井套压与井内钻井液密度 的关系
地层最大破裂压力MPa
5
M
表示钻井液密度为1.4最大允许 关井套压为5MPa

第四章地层压力检测与地层破裂压力.pptx

第四章地层压力检测与地层破裂压力.pptx
P4000=9.811.02 4000 =40MPa
则3000米处的压力
p3000=40024.8-9.8(0.095)(4000-3000)=39.08Mpa
5)流体运移作用
从深层油藏向上部较浅层运动的流体可以导致浅层 变成异常压力层。这种情况叫做浅层充压。 如图3-5
6)形成异常高压的其它原因 地面剥蚀; 注水;
盐丘体侵 入形成的 异常高压
原始压力型 异常高压
3)粘土成岩作用
成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化。 页岩和灰岩经受结晶结构的变化,可以产生异 常高的压力。有异常压力,必有上覆压力密封 层。如石膏(caso4 2H2O)将放出水化水而变 成无水石膏(caso4 )它是一种特别不渗透的蒸 发岩,从而引起其下部异常高压沉积。如图33 所示。
1.4 最大破裂压力当量钻井液密度
2、钻进中检测地层压力
(1)页岩密度法 (2)dc指数法
(1)页岩密度法:
在钻进中,取页岩井段返出的岩屑,测其 密度,做出密度与深度的关系曲线,通过 正常压力地层的密度值画出正常趋势线。 偏离正常趋势线的点,即压力异常点。开 始偏离的部分即为过渡带的顶部。
图3--8
(2)dc指数法
dc指数法:dc指数法是通过分析钻进动 态数据来检测地层压力的一种压力方法。 动态数据中主要是钻速、大钩载荷、转 速、扭矩以及钻井液参数。
见图3-1
图3-1地层压力异常 23 正常孔隙压力
1)压实作用:
随着埋藏深度的增加和温度的增加,孔隙 水膨胀,而孔隙空间随地静载荷的增加而缩小。 因此,只有足够的渗透通道才能使地层水迅速 排出,保持正常的地层压力。如果水的通道被 堵塞或严重受阻,增加的上覆岩层压力将引起 孔隙压力增加至高于水静压力,孔隙度亦将大 于一定深度时的正常值。

第二节地层破裂压力

第二节地层破裂压力

第二节 地层破裂压力在井下一定深度裸露的地层,承受流体压力的能力是有限的,当液体压力达到一定数值时会使地层破裂,这个液体压力称为地层破裂压力(Fracture pressure ),一般用f p 表示。

使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。

破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术,钻井大多数是在裸眼中进行的,所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要,它是钻井之前的井身结构设计,套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数,特别是在一个新的区块开发之前,破裂压力这一数据为就重中之重了。

它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确,并能否顺利执行和能否顺利完成。

压裂作业时,地层破裂力学模型如图1.1所示。

此时,地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。

考虑深层水力压裂主成垂直裂缝,且裂缝穿透整个煤层。

地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力,当其合成应力强度因子K 达到临界值时,裂隙就开始失稳延伸。

地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。

从上世纪五六十年代,国内外就开始对地层破裂压力进行了研究,并取得了一系列的成果。

H-W模型1957年Hubbert和Willis根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力Pp,垂直有效主应力等于上覆压力Pv 减Pp最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为:式中:f P — 地层破裂压力;p P — 地层空隙压力;v P — 上覆岩层压力;模型中上覆压力梯度为1的假设显然不符合实际,最小水平主应力为1/3到1/2垂直有效主应力范围的假设通常也带来偏低的结果。

1967年Matthews 和Kelly 在H-W 模式中引入了骨架应力系数i K :)(p v i p f P -P K P P += 4-7 地层正常压实时,i K 反映了地层实际骨架应力状况其值由区块内已有破裂压力资料确定,i K 系数曲线的绘制需要大量实际压裂资料,限制了此方法的应用。

第二节地层破裂压力

第二节地层破裂压力

第二节 地层破裂压力在井下一定深度裸露的地层,承受流体压力的能力是有限的,当液体压力达到一定数值时会使地层破裂,这个液体压力称为地层破裂压力(Fracture pressure ),一般用f p 表示。

使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。

破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术,钻井大多数是在裸眼中进行的,所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要,它是钻井之前的井身结构设计,套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数,特别是在一个新的区块开发之前,破裂压力这一数据为就重中之重了。

它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确,并能否顺利执行和能否顺利完成。

压裂作业时,地层破裂力学模型如图所示。

此时,地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。

考虑深层水力压裂主成垂直裂缝,且裂缝穿透整个煤层。

地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力,当其合成应力强度因子K 达到临界值时,裂隙就开始失稳延伸。

地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。

从上世纪五六十年代,国内外就开始对地层破裂压力进行了研究,并取得了一系列的成果。

H-W 模型1957年Hubbert 和Willis 根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W 模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力P p ,垂直有效主应力等于上覆压力P v 减P p 最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为:式中:f P — 地层破裂压力;p P — 地层空隙压力;v P — 上覆岩层压力;模型中上覆压力梯度为1的假设显然不符合实际,最小水平主应力为1/3到1/2垂直有效主应力范围的假设通常也带来偏低的结果。

1967年Matthews 和Kelly 在H-W 模式中引入了骨架应力系数i K :)(p v i p f P -P K P P += 4-7 地层正常压实时,i K 反映了地层实际骨架应力状况其值由区块内已有破裂压力资料确定,i K 系数曲线的绘制需要大量实际压裂资料,限制了此方法的应用。

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地层破裂压力第四节地层破裂压力一、地层破裂压力的重要性为了合理进行井身结构设计(套管层次、下入深度)和制定钻井施工措施,除了掌握地层压力梯度剖面外,还应了解不同深度处地层的破裂压力。

在钻井中,合理的钻井液密度不仅要略大于地层压力,还应小于地层破裂压力,这样才能有效地保护油气层,使高低压油气层不受钻井液损害,避免产生漏、喷、塌、卡等井下复杂情况,为全井顺利钻进创造条件,以获得高速、低成本、安全高效钻井。

地层破裂压力还是确定关井极限套压的重要依据之一。

二、影响地层破裂压力的主要因素地层的破裂压力首先取决于其自身的特性。

这些特性主要包括地层中天然裂缝的发育情况,他的强度(主要是抗拉伸强度)及其弹性常数(主要是泊松比)的大小。

地层中孔隙压力的大小也对其破裂压力有很大的影响。

一般来说,地层的孔隙压力越大,其破裂压力也越高。

从力学角度看来,地层的破裂是地层受力作用的结果,除了流体压力的作用外,也和地层中存在的地应力大小有很大的关系。

在地下埋藏着的岩层中,由于受其上方覆盖岩层的重力作用和构造运动的影响,作用着地应力。

这种地应力在不同的地区和不同的油田构造断块里是不同的。

通常,三个主方向上的地应力是不相等(如图1-4-1)。

即有:σx≠σy≠σz (4-1)1、上覆岩层压力图中σz表示上覆岩层压力(有时也用P0表示),它是由深度H以上岩层的重力产生的。

如果地层孔隙压力是P p,则有σz=σz′+P(4-2)p式中,σz′称为“有效上覆岩层压力”。

它表示扣除孔隙压力的影响后,直接作用在岩层骨架颗粒上的应力。

也称为骨架应力。

2、水平地应力根据该地区有无受到构造运动的影响以及构造运动的形态,可将水平地应力分为三种情况。

(1)未受到地质构造运动扰动过的沉积较新的连续沉积盆地,属于水平均匀地应力状态。

其水平地应力只来源于上覆岩层的重力作用。

设地下岩层为各向同性,均质的弹性体,则根据地层在水平方向上的应变受到约束的条件可以导出:бx′=бy′=μ*бz′/(1-μ) (4-3)бx′=бx-Pp (4-4)бy′=бy-Pp (4-5)式中:бz′—有效地上覆岩层压力,MPaPp—孔隙压力,MPaμ—地层的泊松比,0<μ<0.5μ/(1-μ)—称为侧压系数由(4-3)可见,бz′>бx′=бy′(2)受到地质构造运动的影响,但构造力在水平各个方向上均相同。

因此仍属于水平向地应力状态。

其应力可表达为:бx′=бy′=[ξ+μ/(1-μ)]бz′ (4-6)式中:ξ-均匀地质构造应力系数。

根据各地对地应力测试的结果,上述两种情况是比较少见的。

(3)最普遍的情况是,构造应力在两个水平主方向上是不相等的。

有两种情况,一种是:бx′>бy′≧бz′ (4-7)这意味着水压裂缝是水平的。

而对我国的大多数油田,地应力的实测表明是另一种情况:бx′>бz′>бy′(4-8)也就是说,最大和最小地应力都是作用在水平方向上。

而垂直的有效上覆岩层压力为中间值,对于这种应力状态,地层的水压裂缝的形态为垂直的。

可以将水平向的两个主应力表达为:бx′=[α+μ/(1-μ)]бz′бy′=[β+μ/(1-μ)]бz′(4-7)бz′=бz-Pp式中:α和β称为水平方向的两个构造应力系数。

目前对于地层破裂的起因有两种基本不同的看法:一种观点认为地下岩层充满着层理,节理和裂缝,井内流体压力只是沿着这些破裂面侵入,使其张开。

因此,使裂缝张开的流体压力只需克服垂直于裂缝面的地应力。

另一种观点则认为地层的破裂取决于井壁上的应力集中现象。

增大井内的流体压力会改变井壁上的应力状态,此应力超过井壁岩石强度时,地层便被压裂。

但是井壁上的应力是和地应力密切相关的,地层的破裂压力和所产生的裂缝的方向都受到地应力的影响和控制。

不论哪种观点,对于确定地层破裂压力来说,地应力都是极为重要的。

因此,我们在讨论地层破裂压力时,必须了解油田构造地下的应力分布情况。

三、地层破裂压力的预测方法迄今为止,国内外预测地层破裂压力的模式有很多种,我们在这里只给大家介绍具有代表性的三种方法。

这个方法在美国海湾地区应用比较广泛。

它是在哈伯特和维利斯理论的基础上发展起来的。

它坚持第一种观点。

故水平均匀地应力的值为μ*бz′/(1-μ),张开垂直裂缝的有效流体压力应为:P f-P p=μ*бz′/(1-μ)(4-8)于是 P f=P p+μ*бz′/(1-μ)(4-9)或P f=P p+μ*(бz-P p)/(1-μ)(4-10)上式中μ是在假设上覆岩层压力梯度为0.0231Mpa/m的基础上,通过现场测试所得的地层破裂数据代入上式进行反算得到的。

然后作出这一地区μ随井深变化的曲线。

伊顿公式运用起来比较简单,但它只是比较适用于象墨西哥湾这样的地层沉积较新,受构造运动影响小的连续沉积盆地,而对于地层年代较老,构造运动影响大的区域,其预测效果欠佳。

2、史蒂芬法水平均匀构造地应力的设想是史蒂芬提出的。

但他和伊顿一样也认为破裂压力只是张开地层中已有裂缝所需的流体压力,这个压力等于垂直裂缝面的水平地应力。

当存在水平构造应力时,水平地应力可表达为:бx′=бy′=бH′=[ξ+μ/(1-μ)]бz′(4-11)于是,张开垂直裂缝所需的有效流体压力应为:P f=P p+[ξ+μ/(1-μ)]бz′(4-12)或 P f=P p+[ξ+μ/(1-μ)]*(бz-P p)(4-13)在实验室里可用声波法测得动态泊松比,而上述公式中的μ均为静泊松比,前者要比后者偏高,因此直接用实验数据计算地层破裂压力也有一定的误差。

式中的均匀构造应力系数也可用实测破裂压力数据进行反算。

3、黄荣樽法我国石油大学黄荣樽教授经过研究,提出了一种新的破裂压力预测方法,这个方法与上述两种不同。

主张地层的破裂是由井壁上的应力状态决定的,而且考虑了地下实际存在的非均匀的地应力场的作用。

因为这是反映不同油田断块具有不同地层破裂压力的重要原因,在新方法中还考虑了地层本身强度的影响。

通过计算导出破裂压力的表达式为:P f=[2μ/(1-μ)-K]( бz-P p)+P p+S t(4-14)式中 K=α-3β,称为非均匀的地质构造应力系数;α、β—水平两个主方向的构造应力系数—岩石的抗拉伸强度StP f、S t、μ都可以通过实验室试验和现场地层破裂压力试验获得,将它们代入上式即可求出构造应力系数K。

再结合有关公式还可计算出α、β。

上述理论预测方法均有一定的局限性,即使条件合适,计算值与实际值之间还有误差。

用液压试验法求地层破裂压力值,则较为可靠。

三、实测地层破裂压力的方法:地层破裂压力试验(漏失试验)法(1)检查注水泥作业的质量。

每层套管注完水泥并钻掉水泥塞后,再钻1米新井眼,进行液压试验,检查套管鞋处水泥封闭质量。

(2)实测地层破裂压力。

钻至套管鞋以下第一个砂层即可进行液压试验。

因为砂岩层的破裂压力梯度值一般较页岩层小。

液压试验时,套管鞋处地层所受静液压力梯度比其下部其它地层为大,而套管鞋处地层压实程度一般又较其下部地层差,容易被压漏。

故以套管鞋以下第一个砂层为试压地层。

2、液压试验步骤和方法(1)井眼准备:钻开套管鞋以下第一个砂层后,循环调整钻井液性能(尤其是试验密度),使钻井液密度均匀稳定。

一般钻3~5米,最多不超过10米新井眼。

(2)将钻头提至套管鞋内,关封井器(一般关半封闸板防喷器)。

(3)缓慢启动泵,以小排量0.8~1.32L/S向井内泵入钻井液(用水泥车或柱塞泵),如排量过大,地层可能突然断裂,钻井液很快漏失,难以确定漏失压力。

(4)准确记录不同时间的泵入量和立管压力。

当井内压力不再升高并有下降时,停泵,记录数据后,从节流阀泄压。

(5)在直角坐标系中作出立管压力与泵入量的试验曲线;如果泵速不变,也可作出立管压力和泵入时间的关系曲线。

(6)如图1-4-2所示,从图上确定各个压力值。

漏失压力PL,即开始偏离直线的点所对应的压力值,此点之后的压力仍然上升;破裂压力PR,即压力最大值之点,此点之后压力下降;传播压力Pro,即压力趋于平缓之点。

我们以漏失压力来计算地层的破裂压力。

(7)地层破裂压力当量密度(ρf)的计算ρf=ρm试+P L/0.0098H f(4—15)式中: ρf—破裂压力当量密度,g/cm3;—试验所用的钻井液密度,g/cm3;ρm试P—地层漏失时的井口压力,MPa;L—套管鞋处垂深,m。

Hf(8)确定最大允许钻井液密度ρmmax。

考虑安全附加压力,实际允许的最大钻井液密度应小于地层破裂压力当量钻井液密度。

通常表层套管取安全附加压力Sf=0.06 g/3,则:cm3,技术套管Sf=0.12 g/cm表层套管以下:ρmmax=ρf-0.06,g/cm3技术套管以下:ρmmax=ρf-0.12,g/cm3。

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