第二章井身结构设计-2.pptVIP

井筒壁面应力状态方程 当r＝R时，井壁应力分布：pm－泥浆柱压力 阿尔茨海默症防治相关知识埃及的金字塔有建造方法动画艾司洛尔在神经外科重症中的应用二级二班防溺水等安全教育 阿尔茨海默症防治相关知识埃及的金字塔有建造方法动画艾司洛尔在神经外科重症中的应用二级二班防溺水等安全教育 阿尔茨海默症防治相关知识埃及的金字塔有建造方法动画艾司洛尔在神经外科重症中的应用二级二班防溺水等安全教育 阿尔茨海默症防治相关知识埃及的金字塔有建造方法动画艾司洛尔在神经外科重症中的应用二级二班防溺水等安全教育 第二章：井身结构设计 地层破裂压力(fracture pressure) 当遇到异常高压地层时，必须增大钻井液的密度保持井内压力比地层孔隙压力高以防止高渗层中的流体流到井里来。但是，由于井内压力必须保持低于位于套管鞋下面比较浅而相对簿弱的裸露地层的破裂压力。所以钻井液的密度有一个最大限度。达就意味着，如不要下另一层套管的话，要安全地钻开高压层泥浆密度就需要有—个允许的最大值。 在井中，当地层压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层破裂压力。 地层破裂压力的大小取决于许多因素，如上覆岩层压力、地层压力、岩性、地层年代、埋藏深度以及该处岩石的应力状态。 第二节 地层破裂压力确定方法 Figure 6.8: Typical behavior of formation pressure, well pressure and formation fracture resistance in abnormally pressured well.Pf—formation pressurePff—formation fracture pressure Figure 6.45: Example underground-stress distribution in relatively young sediments. Figure 6.46: Fracture initiation opposes least principle stress. 压裂原理 岩石的水力压裂是个复杂的现象，难以用数学进行描述。为了叙述其基本原理，我们首先考虑一个很简化的情况，将不具有渗透作用的压裂液引入到岩石单元中央的一个小孔洞中并假定岩石的抗张强度为零。不具备渗透作用的流体将流入产生的裂缝中去，但进入岩石孔隙空间的距离不长，由于压裂液进入小孔洞，压裂液的压力必须超过地层流体在岩石孔隙空间中的压力。当压裂液的压力增加到超过地层孔隙压力时，岩石骨架便受到压缩。如图所示在骨架应力最小的方向上压缩最大，当压裂液的压力超过最小骨架应力和孔隙压力之和处，岩石骨架便开始分离，裂缝延伸。占优势的裂缝方位垂直于最小主应力的方向。 6.4: Methods for estimating fracture pressure 确定地层破裂压力的技术也和确定孔隙压力相类似，包括： (1)预测方法和 (2）测试方法。 初始的油井设计应该建立在用预测方法所得到的地震破裂压力数据的基础上。当套管注完水泥后，在钻进以前必须对位于套管鞋下面的地层破裂压力进行一次压力试验，然后方可继续钻到下一层套管的设计深度。 地层破裂压力预测方法 对于地层破裂的起因有两种不同看法： 1、认为地下岩层充满层理、节理和裂缝，井内流体压力只是沿着这些薄弱面侵入、使其张开。因此，使裂缝张开的流体压力只需克服垂直于裂缝面的地应力。 2、认为地层的破裂取决于井壁上的应力集中现象。增大井内的流体压力会改变井壁上的应力状态，此应力超过井壁岩石强度时，地层便被压裂。但是井壁上的应力是和地应力密切相关的，地层的破裂压力和所产生的裂缝的方向都受到地应力的影响和控制。如果需要知道裂缝延伸的方位，则还应了解水平地应力的主方向。 In Situ Rock Stresses In Situ Rock Stresses (with a = 1) 压实的沉积岩?＝0.18~0.27 Fig. 3.13 Rock properties assumed constant with depth sob is the max. principal stress Fig. 3.14 Failure (fracture) occurs perpendicular to the least principal stress 延伸裂缝所要求的最小井眼压力要超过最小主应力所需的压力。在浅的沉积层中，最小骨架应力只是上覆重量产生的垂直骨架应力的1／3～1/2，（相当于μ＝0.25~0.33）因此，在这种情况下，裂缝的延伸压力近似等于  Hubbert and Willis equat