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地層破裂壓力試驗詳解!
發(fā)布時(shí)間:2020-10-20 來(lái)源:admin

一、地層破裂壓力和地層漏失壓力

地層破裂壓力是指某一深度地層發(fā)生破碎和裂縫時(shí)所能承受的壓力。當達到地層破裂壓力時(shí),地層原有的裂縫擴大延伸或無(wú)裂縫的地層產(chǎn)生裂縫。一般情況(遵循壓實(shí)規律)下,地層破裂壓力隨著(zhù)井深的增加而增大。

在鉆井時(shí),鉆井液柱壓力的下限要保持與地層壓力相平衡,實(shí)現壓力控制。而其上限則不能超過(guò)地層的破裂壓力,以避免壓裂地層造成井漏。

地層漏失壓力是指某一深度的地層產(chǎn)生鉆井液漏失時(shí)的壓力。對于正常壓力的高滲透性砂巖、裂縫性地層以及斷層破碎帶處,往往地層漏失壓力比破裂壓力小得多,而且對鉆井安全作業(yè)危害很大。習慣上以地層漏失壓力作為確定井控作業(yè)的關(guān)井壓力依據。這樣更加趨于安全。


二、確定地層破裂(漏失)壓力的方法

1、預測法——應用經(jīng)驗公式預測地層破裂壓力,作為鉆井設計的依據。

2、驗證法——在下套管固井后,必須進(jìn)行試漏試驗,以驗證預測的破裂壓力。

image.png

1、鉆頭提至套管鞋以上,井內灌滿(mǎn)鉆井液,關(guān)井。

2、采用從鉆具水眼或環(huán)空兩種方式中的一種用選定小排量向井內泵入鉆井液。

3、每間隔20~50L(選定一個(gè)固定量)泵入量或每間隔10~20s(泵速恒定、選擇一個(gè)固定時(shí)間間隔)記錄一次相應泵壓和注入量或時(shí)間。

4、當泵壓開(kāi)始下降時(shí),停泵。若不要求計算地層最小水平主地應力及試漏層巖石抗拉強度時(shí),則試驗結束。否則繼續下部試驗。

5、停泵1~2min,每間隔10~20s記錄一次泵壓。

6、待泵壓相對穩定后,重新開(kāi)泵1-2min,每間隔10~20s記錄一次重張壓力。

7、作出下圖所示的典型漏失試驗曲線(xiàn)。圖中偏離直線(xiàn)之點(diǎn)的壓力PL則為漏失壓力。

image.png

破裂壓力當量密度(Υf)為:Υf=Υm+100Pl/H?

式中:

Υm:試驗所用泥漿密度,g/cm3;????????

Pl:漏失壓力,MPa;????????

H:裸眼段中點(diǎn)井深,m。?????

該地層破裂壓力梯度(Gf)則為:

Gf?=?0.01Υm+Pl/H?單位:MPa/m?

值得注意的是,在直井與定向井中對同一地層作的液壓試驗所得到的數據不能互用。

當套管鞋以下第一層為脆性巖層時(shí),只對其做極限壓力試驗,而不作肢裂壓力試驗,因脆性巖層做破裂壓力試驗時(shí)在其開(kāi)裂前變形量很小,一旦被壓裂則承壓能力會(huì )下降。極限試驗壓力要根據下部地層鉆進(jìn)將采用的最大泥漿密度及溢流發(fā)生后關(guān)井和壓井時(shí),對該地層承壓能力的要求決定。試驗方法與破裂壓力試驗一樣,但只試到極限壓力為止。


三、典型試漏曲線(xiàn)分析

1、漏失壓力(PL)

image.png

從圖中可以看到:一開(kāi)始,立壓變化幾乎與注入量成一直線(xiàn)關(guān)系,這說(shuō)明井下尚無(wú)漏失現象。但從L點(diǎn)發(fā)生轉折,試驗曲線(xiàn)偏離直線(xiàn),呈曲線(xiàn)變化,但壓力繼續上升。表明此時(shí)地層的骨架顆粒開(kāi)始分離,但未形成裂縫,鉆井液開(kāi)始漏失(但漏速小于注入量)。試驗曲線(xiàn)偏離直線(xiàn)的點(diǎn) ,是地層開(kāi)始漏失的點(diǎn),這時(shí)地層所承受的壓力稱(chēng)為地層漏失壓力。

2、破裂壓力(PF)

從圖中可以看到:從L點(diǎn)發(fā)生轉折后,呈曲線(xiàn)變化,但壓力仍繼續上升,至最大峰值F點(diǎn)后下降,這時(shí)地層破裂,形成裂縫,鉆井液向裂縫中漏失(漏速大于注入量), 其后壓力將下降。此時(shí)停泵,壓力趨于平穩。試驗曲線(xiàn)的最高點(diǎn)。反映了井內壓力克服地層的強度使其破裂,形成裂縫,鉆井液向裂縫中漏失,其后壓力將下降。

3、延伸壓力(PPRO)

壓力趨于平緩的點(diǎn)。它使裂縫向遠處擴展延伸。

四、注意事項

1、實(shí)驗壓力不應超過(guò)地面設備、套管的承壓能力。

2、在鉆進(jìn)幾天后進(jìn)行液壓實(shí)驗時(shí),可能由于巖屑堵塞了巖石孔隙,導致實(shí)驗壓力很高,這是假象,應注意。

3、液壓試驗只適用于砂、頁(yè)巖為主的地區,對于石灰巖、白云巖等地層的液壓實(shí)驗尚待解決。



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