【精品】井壁稳定研究

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1、1、地层孔隙压力计算根据处理得到地层声波时差资料，采用Eaton法进行地层压力计算。Eaton法地层压力计算模型如下：G厂（G厂几）（A_/Ar）“式屮，G”一井深H处的地层孔隙压力，g/cm3；G伸一井深H处的上覆岩层压力梯度，g/cm3；pw一井深H处的地层水密度，g/cm3；△匚一井深II处的正常压实时的声波时差值，psift；井深H处的实测声波时差值，psift;n一Eaton指数。经试算分析得到了适用于泌阳区块的Eaton指数n=0.2,取地层水密度几=0.991g/cm"。DT(us/ft)井探(m)10501320一1590一1860一213

2、0-2400-2670-2940-3210一3480-3750-地质分层核一段Hl核二段H2核三段H3犬仓房40Pp(g/cm3)0^"Mud(g/cm八3)1.6安3006井地层孔隙压力图2、地层分层地应力计算模型地应力是影响地层破裂压力的一个重耍因索，它是一个客观存在的岩石内应力，它来源于上覆地层的自重和地质构造力。对于不同井深及不同力学性质的地层，地应力的值是不同的。采用下列地应力计算模型:-+®5_aP)+aP丿+co?(6一aPp)+aP/J一“/式屮：CO】,32—构造应力系数;Pp——孔隙压力；“——地层泊松比；a——有效应力系数。泌阳凹陷的

3、地层构造应力系数W

4、=0.64,W2=0.34。（按照压裂数据估算）3.用库一摩尔强度准则计算坍塌压力式（4-13）屮的K&和K,分别为井壁坍塌处的最大和最小有效主应力，将它们代入库仑一摩尔强度条件（4-8）式，使可求得保持井壁稳定所需的钻井液密度计算公式为:P,n4（3听一％）一2你+叫（K—l）俪7C=cot(45°-—)式屮，H——井深，m；pm钻井液密度,g/cm34、地层破裂压力的确定方法破裂压力是井眼裸露地层在井内泥浆柱压力作用下使其起裂或原有裂缝重新开启的压力，它是由于井内泥浆密度过大使井壁岩石所受的周向应力超过岩石的抗拉强度造成的。假设井眼

5、处于平面应变状态，根据岩石力学理论，可求得非均匀地应力作用下井壁产生拉仲破裂时的井内泥浆柱压力即破裂压力的计算模型为：式中：Pf一地层破裂压力（MPa）；pf一地层破裂压力梯度（g/cn?）；0=叼-3也—构造应力系数；地层孔隙压力;S「一地层抗拉强度；內一上覆地层压力；“一泊松比；有效应力系数。井葆(m)1050~1320-1590-1860-2130-2400一2670一2940一3210一3480一3750—地质分层核一段Hl核二段H2核三段H3大仓房oodFegLgws壬包」一CAL(in)Bit(inch)FTo0H(g/cm3)crh(g/cm

6、⑶2.5Pov(g/cm'3)§CoFlFm(g/cm3)%P£(&/cm'3)'A。•&Mud(g/cm'3)Z°0^21安3006井地层三压力图5、定向井井壁稳定性分析5.1斜井井壁应力研究对于广义平面应变条件下的斜井井眼(图4・29所示，井眼初始形状为圆形),受三向地应力的作用，在井壁岩石为弹性状态，且考虑地层渗透作用时，井壁某点处所受的三个主应力为：6=6二化—5"•(化―乙)钗+*[(Y_£j+Z*6=*x一*匕一*[(y-p”J+z]2式屮：X=(A+D)s+@+E)b〃+(C+F)6,+2/[qi)_A(梯—/>)1-V丫十-—E炕+(C"b

7、，Z=4(Gcyh+H(jh+Jcrv)2厶一地层孔隙压力;一有效应力系数;%%、er厂分别为最小、最大水平主地应力及上覆地层压力;匕一泥浆柱压力；0。一地层孔隙度；v—泊松比。G、H、J—是井斜角、方位角及位置角的函数,A、B、C、D、E、F、20+2sin2/?sin20}+(l+2cos2^sin20)且有：A=COSQ{cosa(l—2cos20)cosB=coscr{cos€z(l-2cos26^)sin20+2sin20sin2&}+(1+2cos2^cos20)C=(1-2cos20)sin2aD=cos20sin2a+21/sin20cos

8、asin20+2vcos20(cos20-sin'0cos2aE=sin2/?sin2a-2vsin2/?cosasin20+2vcos2^(cos20-sin，/?cos2a)H=sin20sinacos0-sin，/?sin2asin。J=sin2asiG=-(sin20sinacos0+cos20sin2asin0)F=cos2a-2vs~acos20式中：a—丿I：斜角;0_井斜方位角(最小水平主地应力的方位为0)；&_井周角。图5-1斜井井眼应力分析坐标转换示意图表5-1斜井、定向井井壁稳定性风险分析计算参数(按层位)1・1102030405

9、060708090井斜角（度）•■pc-88（0H方向）pc-10