地層破裂壓力試驗(yàn)詳解

地層破裂壓力試驗(yàn)詳解

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(dāng)達(dá)到地層破裂壓力時(shí)，地層原有的裂縫擴(kuò)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(guī)律)下，地層破裂壓力隨著井深的增加而增大。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(xiàn)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(duì)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(duì)鉆井安全作業(yè)危害很大。習(xí)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(jù)。這樣更加趨于安全。二、確定地層破裂（漏失）壓力的方法1、預(yù)測(cè)法——應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)地層破裂壓力，作為鉆井設(shè)計(jì)的依據(jù)。2、驗(yàn)證法——在下套管固井后，必須進(jìn)行試漏試驗(yàn)，以驗(yàn)證預(yù)測(cè)的破裂壓力。1、鉆頭提至套管鞋以上，井內(nèi)灌滿鉆井液，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(nèi)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(yīng)泵壓和注入量或時(shí)間。4、當(dāng)泵壓開始下降時(shí)，停泵。若不要求計(jì)算地層最小水平主地應(yīng)力及試漏層巖石抗拉強(qiáng)度時(shí)，則試驗(yàn)結(jié)束。否則繼續(xù)下部試驗(yàn)。5、停泵1~2min，每間隔10~20s記錄一次泵壓。6、待泵壓相對(duì)穩(wěn)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(yàn)曲線。圖中偏離直線之點(diǎn)的壓力PL則為漏失壓力。破裂壓力當(dāng)量密度（Υf）為：Υf=Υm+100Pl/H?式中：Υm:試驗(yàn)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(duì)同一地層作的液壓試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)不能互用。當(dāng)套管鞋以下第一層為脆性巖層時(shí)，只對(duì)其做極限壓力試驗(yàn)，而不作肢裂壓力試驗(yàn)，因脆性巖層做破裂壓力試驗(yàn)時(shí)在其開裂前變形量很小，一旦被壓裂則承壓能力會(huì)下降。極限試驗(yàn)壓力要根據(jù)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(duì)該地層承壓能力的要求決定。試驗(yàn)方法與破裂壓力試驗(yàn)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）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(guān)系，這說(shuō)明井下尚無(wú)漏失現(xiàn)象。但從L點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)折，試驗(yàn)曲線偏離直線，呈曲線變化，但壓力繼續(xù)上升。表明此時(shí)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(yàn)曲線偏離直線的點(diǎn)，是地層開始漏失的點(diǎn)，這時(shí)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(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)折后，呈曲線變化，但壓力仍繼續(xù)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(wěn)。試驗(yàn)曲線的最高點(diǎn)。反映了井內(nèi)壓力克服地層的強(qiáng)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(yuǎn)處擴(kuò)展延伸。四、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)壓力不應(yīng)超過(guò)地面設(shè)備、套管的承壓能力。2、在鉆進(jìn)幾天后進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，