1地质力学基本原理及其应用-综述1

1、地质力学基本原理及其应用综述,二零一二年十一月,陈朝伟 中国石油集团钻井工程技术研究院 塔里木油田,钻井研究院,2 ,一.现场的地质力学问题 二.井眼应力集中 三.地质力学基本原理 四.地质力学现场应用,提纲,问题： 什么是地质力学？ 工作中遇到了哪些地质力学问题？,6921m岩屑,克深1井-掉块,掉块,在钻进过程中，时常出现大的团状掉块，最大边长超过3.5cm,克深204井-掉块,掉块,掉块,2012年6月25日下钻至井深3231.07m遇阻，甩单根，接方钻杆，26日划眼至井深3229.94m时，扭矩突然由10.5 KN.m升到32KN.m，转盘蹩停，钻具遇卡。 8:0012:00测卡点13

2、:00紧扣17:00反转转盘8圈,爆炸松扣(悬重由134124t)22:00起钻至套管鞋0:00装冲管、鹅颈管5:00起钻完(落鱼长度49.09m,鱼顶位置3180.87m。,克深2-2-14井-康村组发生掉块卡钻,克深区块多口井出现下放遇阻，上提遇卡的复杂情况，严重的甚至发生了卡钻事故。,克深区块现有32口井，其中9口发生卡钻，累计损失时间459天,克深区块井壁掉块卡钻情况统计,掉块,单侧变形,双侧变形,套管变形,套管变形,套管挤毁,套管变形,套管变形,套管变形,40臂井径测量的套管变形,测井观察套管变形,钻完盐层固井后，下钻至井深3080m遇阻10t，划眼通过(井段3080-3110m,扭

3、矩4-15kN.m) 钻进至井深4551.05m发生井漏失返，吊灌起钻至井深3466m遇卡(套管内),悬重由130上升至150t，上提下放活动,上提遇卡下放能放脱,最高上提至220t解卡。 30753113m，43504450m为大段盐层，盐层盐体的流动造成套管变形。,250.8mm套管下深3912m,339.7mm套管下深2500m,克深4井铁屑,套管变形段： 3070-3100m，3466m,套管变形,克深4井盐层套管变形，造成该井工程报废,塔里木油田套管变形不完全统计,套管变形,井漏,白垩系岩心-克深206井,井漏,岩心-克深207井,大北-克深目的层段裂缝发肓，溢流、井漏频繁,井漏,出

4、砂,出砂,盐膏层流变,盐膏层,避免缩径的钻井液密度是多少？,压裂,体积压裂 目前，美国页岩气开发普遍采用体积压裂技术（SRV Stimulated Reservoir Volume） 体积压裂是指在水力压裂过程中使天然裂缝不断扩张和剪切滑动（剪切破坏），形成天然裂缝与人工裂缝（拉伸破坏）相互交错的复杂裂缝网络，从而增加改造体积、提高初始产量和最终采收率。,断层滑动,断层滑动,可钻性,苏2井钻速非常低,大北-克深区块的地质力学问题,问题：生产中还有哪些地质力学问题？,地质力学的相关概念,Zoback院士：Geomechanics，包含了前面列举的内容。 李四光：地质力学是地质学的一门分支学科，指

5、运用力学原理研究地壳构造和地壳运动规律及其起因。 孙殿卿院士：石油地质力学是地质力学应用于石油勘探开发的一门新兴学科。充分利用地质力学的技术和方法, 并结合石油地质、石油物探、石油开发、流体力学、岩石力学等基本学科，创造性地开拓石油地质力学的新理论新思维。其主要研究内容包括： (1) 油气分布与构造体系格局及演化; (2) 油气移聚成藏过程的地应力驱动机制; (3) 油气藏保存与新构造运动; (4) 断裂封闭和开启与油气赋存的动力学; (5) 复杂构造条件下油气田预测理论和方法。 孙殿卿院士总结的石油地质力学的概念的研究领域仅包括石油勘探领域。,问题：为了包含上述内容，国内应该怎么选一个新名词

6、？,24 ,一.现场的地质力学问题 二.井眼应力集中 三.地质力学基本原理 四.地质力学现场应用,提纲,问题 那么怎么去解决这些问题呢？ 其中的基础的、关键的、核心的问题是什么？ 基本原理包含哪些内容？,基本模型,套管-地层模型,井眼模型,井身结构示意图,二.井眼应力集中,井眼应力集中,井壁上的应力,当井壁应力超过岩石抗压强度时，井壁发生掉块； 当井壁应力超过抗拉强度时，井壁产生裂缝。,试验,wBO,成像测井,地质力学的基础问题,确定地应力是解决地质力学的基础、关键、核心问题（外因）； 岩石强度也是地质力学的基础问题（内因）。,31 ,一.现场的地质力学问题 二.井眼应力集中 三.地质力学基本原理 四.地质力学现场应用,提纲,应力,在一般坐标系，描述应力需要6个参数（剪应力互等）； 在主应力坐标系下（没有剪应力），应力状态更容易描述。,问题：应力和压力有什么区别？,地应力,地球表面与空气接触，因此不能承受剪应力，这表明地表是一个主应力面； 可见，只需要4个参