地应力在钻井工程中的应用——以川东七里峡构造为例.pdfVIP

2012年第32期 科技嚣向导 ◇高教论述◇ 地应力在钻井工程中的应用 — — 以川东七里峡构造为例 曾葭瑜 (中国地质大学 中国 北京 100083) 摘【 要】通过地应力测量方法、计算方法的分析和对比，建立了利用常规测井=资料和成像测井资料计算地应力的多种方法． 从不 同的角度 对地应力进行了研究，特别是成像法充分利用成像测井资料时井壁破坏形式的准确判别来约束反演地应力大小． 得到 了连续的最大和最小水 平地应力剖面，并得到了三个压力剖面，这将有助于井眼稳定性分析和压裂设计。 关【键词】高陡构造；地应力；研究 1．地应力在钻井工程中的应用 3=3Sh—SH- +0 =一 川东地区钻井中主要复杂情况有两类：一是井漏．二是井塌．因处 P=3S一SH一+qPp+T 理井漏井塌所耗费的时间约 占全年生产总时间的5-7％．最高达 即地层破裂压力 =35一 一+ + 8．5％，引起井漏原因有三种：一是地层 自由破碎．渗透性强．有天然裂 1．3地层坍塌压力 缝；二是为抑制地层垮塌而提高钻井液密度透发裂缝造成井漏 ：三是 为钻进下部高压层段提高钻井液密度造成低压地层井漏。因井漏、井 在 0= 方向上(即最小水平应力方向)井壁岩石所受的剪切应力 塌造成卡钻甚至报废或报废大段井尺的事故时有发生 最大，易发生剪切破坏造成井壁坍塌 井壁岩石的破裂和坍塌均是岩石受力破坏的过程 地层破裂压力 当 e= 时， 和坍塌压力可通过井壁岩石所受的应力．结合岩石破坏准则确定 1．1井下地应力的构成 o0=3Sh—SⅣ一P +。 当有井存在时，在考虑岩石水应力的情况下．三轴向地应力和钻 由摩尔一库仑准则，可得地层坍塌压力： 井液柱压力Pm 以及孔隙流体压力共同作用于井壁．则形成井下就地 D 一 3SH—Sh一2ro+0印【(一1) 应力，也就是说 ，井眼周围应力状态可以用钻井液柱压力 、上覆岩层压 c一 2 力、最大水平应力 、最小水平应力以及孔隙流体压力表示 k+1 对于垂直井 ，井眼问题属于平面问题，采用极坐标 (r、0)，令原点与 式中k=c孚一 )，4)为内摩擦角。 井轴重合，0以最大水平应力方向开始逆时针计量．井眼半径为R．钻 2．实际应用 井液柱压力为Pm。在地层深度，最大水平应力为 s，最小水平应力为 利用上面介绍的方法和公式，分别编写了用常规方法 、井眼崩落 Sh(见 图1)。 法和压裂法以及成像法计算三轴向地应力大小和方向、岩石力学参 数，并进行井眼稳定性分析的计算机程序．从而可以方便地在微机上 计算地应力的大小、方向和岩石力学参数，进行井眼稳定性分析