钻井的工程地质条件

钻井知识 岩石类

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C第一章 钻井的工程地质条件
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S钻井是利用钻井工具破碎井
E底岩石使井眼不断加深的过程。
E详细地了解井下地质条件对科学
E地进行钻井工程设计与成功地进
E行钻井工程施工具有重要意义。
E钻井的工程地质条件主要包括地
E下压力特性和岩石的工程力学性
E质。
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H二、异常压力的成因
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S地层压力分为正常地层压力、异常高压和异常低压三种类型。异常高压和异常低压统称为异常地层压力。
H（一）、正常地层压力
S压力梯度等于地层水的
E静液压力梯度称为正常地层
E压力。在沉积压实过程中，
E如果岩石与外界是连通的，
E称为开启系统，当岩石逐渐
E被压实，孔隙缩小，孔隙中
E的流体被排除岩石系统，则
E孔隙中的流体压力梯度就是
E水的压力梯度，是正常压力，
E此情况下，岩石的密度升高，
E孔隙度变小。
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H（二）、 异常高压
S压力梯度大于10.5千帕／米
E的是异常高压。当岩石由于某些
E条件的作用而形成封闭系统，即
E孔隙不能很好地与外界连通时，
E（例如上下均为致密不渗透的岩
E石）随着岩石被压实，孔隙中的
E流体不能自由排出，则流体会随
E岩石一道承受压力，孔隙内压力
E升高，这就形成了异常高压。
V封闭系统.avi305040
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H（三）、异常低压
S压力梯度小于9.81千帕／米的是异常低压。
#自然形成的异常低压很少，大多数的低压油气藏是由于长期开采而又未能及时补充地层能量造成的。
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H三． 异常高压地层的特点
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S异常高压层岩石孔隙内的流体压力梯度升高，最高可达到岩石的上覆压力梯度的范围。
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S钻进异常高压层，如果不能及时平衡该地层压力，会引起井涌。
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S由于异常高压层内的岩石中孔隙压缩程度小，故岩石的压实程度较差，称为欠压实。
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S欠压实岩石的孔隙度较大，岩石的密度较小，这就引起了岩石一系列物理性能（电性、声学特性、机械强度）的变化，
#由此可以采用一系列手段来预测异常高压层的存在，并可预测异常高压的压力范围。
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S常用地震、测井、钻进过程中实时监控等手段
预报、预测地下的异常高压层。
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H四、 地层破裂压力
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S岩石是有一定的机械强度的，一定的岩石，在某种条件下承受外力的能力是一定的，称为岩石的强度。当外力超过岩石的强度时，岩石就会产生破坏。
S在井下，井壁裸露岩石也有一定的承受外力的能力，当外力超

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过井壁的岩石
#强度时，岩石亦会破坏。
S在石油工程中，对井壁岩石产生的外力主要是井筒内的液柱压力。
S在井下一定深度出露的岩层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达成到一定值时会使地层岩石破裂，这个液体的压力称为地层破裂压力。
S在钻井过程中，引起井壁岩石的破裂，最常见的就是井筒中洗井液柱的压力过高，将井壁岩石压裂，引发井下复杂情况。
S当外界液体压力作用在岩石上时，首先要克服岩石中的孔隙压力，继续施加压力，超过岩石的主应力的某一部分之后，岩石将被压裂，由此，
#可以建立岩石破裂压力的预测计算公式。
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S岩石的破裂压力也可以通过压裂实验确定，称为液压实验。
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S岩石破裂压力的计算点是压
E裂实验曲线上升偏离直线的那一
E点的压力。在该点，岩石已开始
E出现裂缝，流体进入地层内，因
E此曲线上的直线关系不存在。
S破裂压力主要用来确定钻进
E时的最高允许钻井液密度，用来
E确定井身结构。
S在石油工程中，通常是将地
E层压力、地层破裂压力与井深的
E变化曲线描绘出来，称为地层压
E力剖面，在确定井身结构及其它
E工艺措施中使用。
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