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      地層破裂壓力試驗詳解!
      發布時間:2020-10-20 來源: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生破碎和裂縫時所能承受的壓力。當達到地層破裂壓力時,地層原有的裂縫擴大延伸或無裂縫的地層產生裂縫。一般情況(遵循壓實規律)下,地層破裂壓力隨著井深的增加而增大。

      在鉆井時,鉆井液柱壓力的下限要保持與地層壓力相平衡,實現壓力控制。而其上限則不能超過地層的破裂壓力,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生鉆井液漏失時的壓力。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危害很大。習慣上以地層漏失壓力作為確定井控作業的關井壓力依據。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,井內灌滿鉆井液,關井。

      2、采用從鉆具水眼或環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(選定一個固定量)泵入量或每間隔10~20s(泵速恒定、選擇一個固定時間間隔)記錄一次相應泵壓和注入量或時間。

      4、當泵壓開始下降時,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,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。圖中偏離直線之點的壓力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,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在其開裂前變形量很小,一旦被壓裂則承壓能力會下降。極限試驗壓力要根據下部地層鉆進將采用的最大泥漿密度及溢流發生后關井和壓井時,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、典型試漏曲線分析

      1、漏失壓力(PL)

      image.png

      從圖中可以看到:一開始,立壓變化幾乎與注入量成一直線關系,這說明井下尚無漏失現象。但從L點發生轉折,試驗曲線偏離直線,呈曲線變化,但壓力繼續上升。表明此時地層的骨架顆粒開始分離,但未形成裂縫,鉆井液開始漏失(但漏速小于注入量)。試驗曲線偏離直線的點 ,是地層開始漏失的點,這時地層所承受的壓力稱為地層漏失壓力。

      2、破裂壓力(PF)

      從圖中可以看到:從L點發生轉折后,呈曲線變化,但壓力仍繼續上升,至最大峰值F點后下降,這時地層破裂,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。此時停泵,壓力趨于平穩。試驗曲線的最高點。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。它使裂縫向遠處擴展延伸。

      四、注意事項

      1、實驗壓力不應超過地面設備、套管的承壓能力。

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

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



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