地层压力计算模型及其现场应用

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文章编号:

第26卷 第4期 大庆石油地质与开发 P G O D D 2007年8月

1000-3754(2007)04-0084-04

地层压力计算模型及其现场应用

王冬梅,吴广民

(大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453)

利用岩石力学分析理论,并结合库仑-摩尔准则和拉伸破坏准则建立了地层三项压力(地层孔

隙压力、地层破裂压力和地层坍塌压力)的计算模型,并利用大庆油田英台地区的常规测井资料连

摘要:

续地计算了该地区的地层三项压力。通过地层三项压力剖面分析,针对不同井段地质复杂的实际情况,采取了相应的预防技术措施。经现场应用,有效地避免或减少了井下复杂情况的发生,提高了开发效果和钻井效率,为该区安全快速钻井提供了科学依据。

关

键

词:

三项压力模型;测井资料;英台地区TE271 文献标识码:A

中图分类号:

Formationpressurecalculationmodelanditsfieldapplication

WANGDong-me,iWUGuang-min

(OilProductionEngineeringResearchInstituteofDaqingOilfieldCompanyLtd ,Daqing163453,China)

Abstract:Lostcirculationandwellcollapseoftenoccurinthecourseofwelldrillingduetocomplicatedgeologicalsitu-ationinYing-tairegionofDaqingoilfield.Lostcirculationresultsinwellcollapse,andwellcollapsefurtherexacerbateslostcirculation,whichcausesviciouscircleandearlywellcompletion,andthusleadstogreateconomicloss.Thedeter-minationofthreeformationpressureprofilesisvitaltoboreholestabilityandwelldrillingsafety.Basedonrockmechan-icsanalysis,threeformationpressurecalculationmodelsisestablishedaccordingtocoulomb-moleandtensilefailurecriterion.ThismodelisalsousedtocalculatethreeformationpressureofYing-tairegionaccordingtoconventionaltes-tingdata.Throughthreeformationpressureprofilesanalysis,correspondingpreventionmethodisadoptedinfieldappl-ication,whicheffectivelymiprovesthedevelopmentresultsanddrillingefficiencyandprovidesscientificproofforsafeandrapidwelldrillinginthisregion.Keywords:threeformationpressuremode;lwellloggingdata;Ying-tairegion 英台地区地质情况比较复杂,英66区块以前施工的8口探井(英35、英351、英37、英62、英64、英66、英67、英87井)中有7口井在钻井施工中出现严重井漏、井塌等复杂情况,其中英62、英66、英67、英351和英87这5口井因井漏、井塌严重无法钻达目的层而被迫提前完钻。达不到探井部署的目的,平均每口井直接经济损失179 73万元,平均每口井损失时间41 37d。针对英台地区井塌、井漏较为严重的实际情况,开展了地层三项压力计算模型及现场应用研究工作

[1-6]

岩的应力大小与地层强度的比较。若井眼围岩的应力小于地层强度,井眼是稳定的;若井眼围岩的应力大于地层强度,井壁将产生破坏,导致井下情况复杂。井眼围岩的应力大小与井眼液柱压力也有关,若钻井

液密度降低,井眼围岩应力就升高,当井壁应力超过岩石的抗剪强度时,就要发生剪切破坏(表现为掉块);相反,若钻井液密度过高,在井壁处就会出现拉应力,当拉伸应力大于岩石的抗拉强度时,就要发生拉伸破坏(表现为井漏)。因此,要保持井眼稳定,钻井液密度应保持在一个合理的范围内。地层三项压力的准确预测是合理设计钻井液密度的基础,因此建立符合大庆油田英台地区地质特点的地层三项压力模型尤为重要。

。

1 地层三项压力的计算模型

1 1 模型的建立

从岩石力学角度看,井壁稳定与否取决于井眼围

收稿日期:2006-12-11

作者简介:王冬梅(1979-),女,助理工程师,从事采油工程方案设计工作。

2007年8月 王冬梅等:地层压力计算模型及其现场应用

地应力一般用3个主应力描述,即垂向应力( v)和水平方向两个主应力( H1、 H2)。在钻井过程中扰动了原岩的自然平衡状态,使井周在一定范围内的地

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应力发生变化,变化后的应力称为次生应力,即 rr、 、 zz、 、 z和 z等6个应力分量。假设地层为均质、同性、线弹性体,其力学模型如图1

所示。

井壁上任一点的应力状态表达式

rr=pw =x-pw zz=y z=

z

由于井壁稳定性分析中的破裂准则是以主应力表示的,所以应把井壁上的应力转换成3个主应力

1= r=pw

2,3=

221/2( + zz) [( - zz)+4 z]22

摩擦系数;pp 地层孔隙压力,MPa; 0 内聚力,MPa; 岩石的泊松比;pw 井眼液柱压

力,MPa; t 地层的抗拉强度,MPa;f1=f+1-f;f2=

f+1+f;

x、 y、 z、 yz、 xz、 xy 原地应力分量在xyz坐标系下的分量,MPa。

对于正常压力泥页岩地层,随着埋深的增加,地层的孔隙度逐渐降低,声波时差逐渐减小。出现异常压力后,声波时差随埋深增加的规律被打破,出现异常声波时差现象。通过建立声波时差的正常趋势线,从而得出地层孔隙压力的计算模型。

孔隙压力模型

Gp=Go-(Go-Gn)( tn/ ts)

c

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然后把3个主应力分量代入库仑-摩尔准则表达式就得到了坍塌压力模型;把3个主应力分量代入拉伸破坏准则表达式就得到了破裂压力模型,坍塌压力模型和破裂压力模型。

坍塌压力模型

1220 5[(x-y-pw)-4z)]f1+f2pw+22=2 5(x+y) f2+(f1-f2) pp0+0

破裂压力模型

(x+y-pw)-2

2

其中

x=( x+ y)-2( x- y) cos2 -4 xy sin2 y= z-2 ( x- y) cos2 -4 n2 xy siz=2( yzcos - n )xzsi ; f [(x-y-pw)+4z]=- t

其中 Gp 地层孔隙压力当量钻井液密度 …… 此处隐藏：4752字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……