华-一硬脆性地层井壁破裂压力

1、1 绪 1.1国内外208010 5%6%90%56地层1 绪 1.1国内外208010 5%6%90%56地层总数的 70%，而 90%以上的井塌发生在泥页岩地层，其中硬脆性泥页岩地层约占三分具有以下优点：(1)1.2 研究的目的及塑性泥页岩井壁的缩径和弹塑性变形以及地层在压力作用下的破裂(多发生在砂失稳的原因很多， 纯粹利用力学理论计算来解决井壁失稳存在着各式各样的缺陷3。失稳的原因很多， 纯粹利用力学理论计算来解决井壁失稳存在着各式各样的缺陷3。2 硬脆性地层特点及井壁失稳类2.1 硬脆性地层2 硬脆性地层特点及井壁失稳类2.1 硬脆性地层的后的强度时，地层就会沿层理、裂缝的断面发生剥落

2、坍塌4。可见，泥页岩中自身存在2.2井壁失稳类为次生应力。次生应力将对岩体的稳定性造成影响，例如在钻井过程中或后期的 眼工作钻钻井工程中，由于泥页岩和石膏盐的水化膨胀、蠕动变形对刚刚钻过的 眼井壁往往会产盐，在水化膨胀的过程中引起的井壁钻钻井工程中，由于泥页岩和石膏盐的水化膨胀、蠕动变形对刚刚钻过的 眼井壁往往会产盐，在水化膨胀的过程中引起的井壁岩层应力变形，产生蠕动、错位或垮塌52.12.1井壁失稳情况的类 崩裂扩大坍塌缩找（1）11 1 井(1244 5025.08m215 盐水层(1.89)5600m 密度为 1.952.02g/cm3 的3cmX2cmxlcm5441m，下钻遇阻划眼返

3、出大密度至 1.751.80g/cm3，井塌缓解。井坍塌压力、破裂压力与井径扩大率头直径，井伽I2840m2904m1.41-1.43g/cm3 密度降至1.38g/cm3，钻至3818m起钻，下钻至密度为 1.952.02g/cm3 的3cmX2cmxlcm5441m，下钻遇阻划眼返出大密度至 1.751.80g/cm3，井塌缓解。井坍塌压力、破裂压力与井径扩大率头直径，井伽I2840m2904m1.41-1.43g/cm3 密度降至1.38g/cm3，钻至3818m起钻，下钻至3209m遇阻划眼至井底，钻进中发现塌块增多，钻至3858m，因设备坏、停一台泵，上提钻具1m 卡死，使用下击，又

4、将密度提至 1.42g/cm3，井下情况逐渐恢复正常。但该井井下1.54g/cm3，井塌掉块始终存在，长轴方向井径扩大严重。（2）密1 11 井塌层的粘土矿物以伊利石为主(80%)I 21%66%与 20%58%，绿泥石次之(43%)，部分井段含少量高岭石。909b；CEC 10mol/100g 土；不易膨胀，10%1 井处在巴力布亚断裂带附近。两口 1.451 1.39。（3）1 井处于昆仑山山前构造带第二排构造上11152005750m1.501.60力系数为 1.601.70；57505900m 孔隙压力系数为 1.151.355433m所受的地应力和岩石力1.55 2.1.70 1.8

5、9， 1.701.78/cm 28503600m38103853m1的I 井，从而增加了该井稳定井壁的难度。4.密度(0.02-0.05) 1.701.78/cm 28503600m38103853m1的I 井，从而增加了该井稳定井壁的难度。4.密度(0.02-0.05)力系数，调整密度、配方与性能（4）增加了钻井工程的复杂程度7技术措施。确定合理的密度，不能负压差钻进，正压差亦不能3 3.1 垂直井围岩应力分布规H3 3.1 垂直井围岩应力分布规Hh。这里考虑到岩石为小变形弹性体，则适用于线性叠加原理。因此，井壁围岩的总应的力学模型分解见图 3.183.1 井壁围岩力学分解（1）2r2r r

6、3.2 斜井3.2 斜井井壁围岩应力在在4 井壁破裂压力计4.1破裂压技术的发展Hubbert-WillisHaimson-Fairhurst模式124.1.1H-W 模式4 井壁破裂压力计4.1破裂压技术的发展Hubbert-WillisHaimson-Fairhurst模式124.1.1H-W 模式力Pv减Pp1/3 1/2 f/11312垂直有1967年，Matthews Kelly 在H-W 确定。Ki1968。Pennebaker Ki Ki 1969 年，Eaton H-W 。”然而这个，它隐含了众多Eaton1973 年，Anderson Biot 1982年，Stephen式中

7、Eaton法所谓的“Stephen采用声波法在常压下测得的弹性模量推算泊以上模型都忽视了岩石抗张强度对破裂压力的影响。由于各种“应力系数”以及 ” 1982年，Stephen式中Eaton法所谓的“Stephen采用声波法在常压下测得的弹性模量推算泊以上模型都忽视了岩石抗张强度对破裂压力的影响。由于各种“应力系数”以及 ”是Eaton1984非均匀分布的构造应以及岩石抗张强度StPf=（21/1-+k （PvPp）PpSt式中k=3，、。以上模型具有与H-W 式中，系数也可归为该模式的一种，此时 4.1.2H-FH-W模式不同，Haimson Fairhurst1967 渗流的响，结合Biot

8、是否考虑渗流作用是H-W模式与H-F 渗流的响，结合Biot是否考虑渗流作用是H-W模式与H-F 2000根据多孔介质双重有效应力理论，发展了H-FH-WH-F 了起来。2002 2009对4.1.3 1996 GM(0，N)BP 破裂压力。2004 BP 裂压力的同时求得了岩石的破裂时间134.2破裂压技术发展展模式中的误差的增大，在H-W 模式的最初提出采用的是 Terzaghi Anderson Biot Biot H-F H-4.2破裂压技术发展展模式中的误差的增大，在H-W 模式的最初提出采用的是 Terzaghi Anderson Biot Biot H-F H-4.3小（1）H-

9、W H-F 全系数将可能比沿其他方向钻井的安全系数低145 硬脆性地层井壁失稳机5.1 力学失稳引起井壁坍力学失稳引起井壁坍塌的地层在不同地质时期形成的各种岩石，都具有其固有的抗并在井壁附近引起应力集中，当作用在井壁上的主应力达到或超过该处岩石的剪切强度5.1.1 井壁崩落椭圆的长轴有很好的取向性，具有以下特征（1）（2）5 硬脆性地层井壁失稳机5.1 力学失稳引起井壁坍力学失稳引起井壁坍塌的地层在不同地质时期形成的各种岩石，都具有其固有的抗并在井壁附近引起应力集中，当作用在井壁上的主应力达到或超过该处岩石的剪切强度5.1.1 井壁崩落椭圆的长轴有很好的取向性，具有以下特征（1）（2）0360

10、（3）5.1.2 所用的5.1.3 (1)对同一构造已有井nTTT扩大所需的坍塌压力为(Tmax-SSb (4)对每一层， 若地层既有严重的井径扩大和井径缩小， 则坍塌压力 b maxf(Tmax-T)，SSb (4)对每一层， 若地层既有严重的井径扩大和井径缩小， 则坍塌压力 b maxf(Tmax-T)，g(Smax-(5)f 裂试验的破裂压力，若没有上述资料，则破裂压力f 可近似为曾作用于该地眼井或固井水泥浆最大密度max+d。6.声波速度的经验关系，建立声波速度分析井壁稳定性的实用模型165.1.4 （1）（2）5.2 井壁破裂的5.3 井壁稳定问题存在的普遍5.3.1 压力作用下的破

11、裂(多发生在砂岩层段)化5.3 井壁稳定问题存在的普遍5.3.1 压力作用下的破裂(多发生在砂岩层段)化目前采用的各种力学模型只是在不同程度上反映井壁失稳某一个方面或过程，之间必须达到适当的平衡。自 90 年代以来，尽管许多研究工作者为解决与井眼稳定性相5.3.2 大于地层抗张强度时井壁坍5.3.2 大于地层抗张强度时井壁坍塌，即产生水力尖劈作用175.4小（1）（2）性质（3）的综合性质 （4）（1）（2）（3）6 结 6 结 参考文.垂直井眼井眼稳定的理论分析.石油钻探技术199904期 勉.工程井壁稳定分析的一种实用方法.石油钻采工艺. 200001期金分析.西南石油学院学报.199504期陈 衍参考文.垂直井眼井眼稳定的理论分析.石油钻探技术199904期 勉.工程井壁稳定分析的一种实用方法.石油钻采工艺. 200001期金分析.西南石油学院学报.199504期陈 衍.泥页岩地层井壁失稳理论研究及其进展.钻采工艺石油化工.200808期 黄立新.地层坍塌压力的计算及应用研究石油.1999年第6期刘玉石.地层坍塌压力及井壁稳定对策研究.岩石力学与工程学报.2004年第14期太.井壁失稳判断准则及应用分析.西安石油学院学报（自然科学版）20025期井壁稳定的弹塑性模型及其应用.石油钻探技术20004期何满潮.李科