地層破裂壓力測定套管鞋試漏法講解

1、SY 5430-92地層破裂壓力測定套管鞋試漏法1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用套管鞋試漏法確定地層破裂壓 力的試漏前的準(zhǔn)備工作、試漏程序、試漏數(shù)據(jù)的采集及處理方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于石油天然氣鉆井中地層破裂壓力的測定。2試漏前的準(zhǔn)備2.1利用預(yù)測模式或鄰井資料估算試漏層的破裂壓力。2.2根據(jù)2.1條估算結(jié)果及鉆井儀密度，選擇合適的泵型和井口裝 置。2.3井口安裝后，采用封堵器清水試壓，閘板防噴器以下整體試 壓到額定工作壓力，穩(wěn)壓時間不少于3min,允許壓降不超過0.7 1.0Mpao2.4校驗(yàn)立管和環(huán)空壓力表。2.5試漏層段應(yīng)選在套管鞋下第一個35m厚的易漏層。2.6調(diào)整鉆井液性能，保證均勻穩(wěn)定

2、，以滿足試漏施工要求。 3試漏程序3.1鉆頭提至套管鞋以上，井內(nèi)灌滿鉆井液，關(guān)井。3.2采用從鉆具水眼或環(huán)空兩種方式中的一種向井內(nèi)泵入鉆井 液。裸眼長度在5m以內(nèi)的選用0.7 - lL/s排量，超過5m的選用2 4L/s排量。3. 3為了求取試漏層最小主地應(yīng)力和巖石抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)，地層壓 裂后應(yīng)進(jìn)行停泵和重張壓力測量3.4當(dāng)壓力達(dá)到井口承壓設(shè)備中的最小額定工作壓力或套管承受 的壓力達(dá)到套管中的最小抗內(nèi)壓強(qiáng)度80%時仍未被壓裂，應(yīng)停止試 驗(yàn)。4 試漏數(shù)據(jù)的采集4.1日期、時間、井號、井深、套管尺寸及下深、地層及巖性、 鉆井液密度、注入泵型號、缸套直徑及沖數(shù)。4.2每間隔20 50L泵入量或每間隔1

3、0 - 20s （泵速恒定）記錄 一次相應(yīng)泵壓和注入量或時間。開始時記錄點(diǎn)間隔可大些，后期應(yīng)加 密記錄點(diǎn)。正循環(huán)泵入時，泵壓由立管或井口壓力表讀數(shù)千。環(huán)空泵 入時由環(huán)空壓力表讀數(shù)。4.3地層壓裂后，停泵12min ,每間隔10 20s記錄一次泵 壓。4.4待泵壓相對穩(wěn)定后，重新開泵丄 2min,每間隔10 - 20s記 錄一次重張壓力。5 試漏數(shù)據(jù)處理5.1作圖a .若采集的數(shù)據(jù)是間隔時間和相應(yīng)泵壓，作成如圖丄所示的試 漏曲線。b. 若地層壓裂前采集的數(shù)據(jù)是泵入量和相應(yīng)的泵壓，作成如圖2 所示的試漏曲線。c. 在試漏曲線上，L為初始偏離直線段的點(diǎn)，F(xiàn)為曲線上的最高壓力點(diǎn)，s為泵壓力穩(wěn)定點(diǎn)，R為

4、重張壓力穩(wěn)定點(diǎn)5.2試漏層有關(guān)參數(shù)的計數(shù)Pl= Pgl+ 0.00981 pH (1)式中:Pl漏失壓力，Mpa；Pgl-漏失時地面表壓，Mpa ；P -鉆井液密度，g/cm3;H 試漏層洙度，rn ob破裂壓力Pf=Pgf+0.00981pH(式 2)中：Pf試漏層破裂壓力，Mpa ；Pfl破裂時地面表壓，Mpa。c .破裂壓力當(dāng)量鉆井儀密度101.972xpFe=(3)H式中：pe地層破裂壓力當(dāng)量鉆井H攵密度，g/cm od. 最小水平主地應(yīng)力Pm= Pgs+0.00981pH 4)式中：Pm最小水平主地應(yīng)力，Mpa ；Pgs瞬時停泵在地面表壓，Mpa ； e .巖石抗拉強(qiáng)度St= Pgf

5、-Pgr 式中:St試漏層石石抗拉強(qiáng)度，Mpa ； Pgr重張時地面表壓，Mpao 5)SY/T5623-1997代替 SY 5623-93地層孔隙壓力預(yù)測檢測方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了石油天然氣直井鉆井中用de指數(shù)、聲波時差預(yù)測檢 測地層孔隙壓力的方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于有砂、泥巖層序剖面的探井和油氣田初期開發(fā)井的 地層孔隙壓力預(yù)測和檢測。2符號表2給出本標(biāo)準(zhǔn)使用的符號。表1符號一覽表序號符號名稱單位1D井深m2Ds泥線深度m3Dr轉(zhuǎn)盤面至地面或海面的咼度m4L計算de指數(shù)的點(diǎn)距m5db鉆頭直徑mm6W鉆壓kN7t點(diǎn)距L的純鉆進(jìn)時間min8n轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速r/ min9Pn正常孔隙壓力梯度當(dāng)量密度g/cm3

6、10Pp孔隙壓力梯度當(dāng)量密度g/cm311P。上覆巖層壓力梯度當(dāng)量密度g/cm312Pd實(shí)際鉆井液密度（有條件時可用當(dāng)量循環(huán)密度）g/cm313P fw地層水密度g/cm314P9巖石顆粒密度g/cm315Pb巖石容積密度g/cm316P sw海水密度g/cm317巖石孔隙度118(po地表巖石孔隙度119K半對數(shù)坐標(biāo)圖上巖石孔隙度一深度關(guān)系直線的斜率-1 m20dede指數(shù)1符號den單位1序號21名稱正常趨勢線及其延伸線上的de指數(shù)22den實(shí)際的de指數(shù)123a半對數(shù)坐標(biāo)圖上de指數(shù)深度關(guān)系正常趨勢線的橫截距124b半對數(shù)坐標(biāo)圖上de指數(shù)深度關(guān)系正常趨勢線的斜率*225At巖石的聲波時差

7、ys/m26Atn正常趨勢線及其延伸線上的聲波時差ps/rn27Ata實(shí)際的巖石聲波時差ps/m28地層水的聲波時差ps/rn29 tma巖石骨架的聲波時差ps/m30Sfw地層水的氯化鈉含量g/i31孔隙度-一巖石骨架聲波時差關(guān)系直線的縱截距|JS/m32J孔隙度一-巖石骨架聲波時差關(guān)系直線的斜率PS/ITI33c校正系數(shù)134u指數(shù)13 de指數(shù)法3.1現(xiàn)場資料采集3.1.1檢測起始井深應(yīng)在鉆入硬化固結(jié)的泥頁巖層后就開始檢測。3.1.2計算de指數(shù)的點(diǎn)距每5m 點(diǎn)，進(jìn)入可能的壓力過渡帶時應(yīng)加密到每2m或lm 點(diǎn)。3.1.3資料采集要求a）按點(diǎn)距采集純鉆進(jìn)時間、井深、鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆井液密度諸

8、參數(shù)值。采集的應(yīng)是均勻?qū)佣胃鲄?shù)的平均值，而不是瞬時值；b）正常孔隙壓力梯度當(dāng)量密度根據(jù)地層水的氯化鈉含量確定。在資料缺乏時可采用平均值1.05g/cm3o3.1.4其它資料其它資料包括:a）鉆頭尺寸類型、鉆進(jìn)時的流量及泵壓；b）井漏:應(yīng)記錄時間、井深、層位、漏失量、鉆井液密度；c）溢流：應(yīng)記錄時間、井洙、層位、循環(huán)池儀體增量、鉆井枚密 度、關(guān)井立管壓力和關(guān)井套管壓力；e）測試和試油資料:應(yīng)記錄時間、井深、層位、實(shí)測孔隙壓力；f）油氣水浸:應(yīng)記錄時間、井深、層位、進(jìn)出口鉆井液密度和粘度。3.2 de指數(shù)計算公式見式（丄）3.28Lp n lg nt dc= （1）0.0685Wpdlgdb3.

9、3dc指數(shù)錄井圖孔隙壓力梯度的解釋3.3.1正常趨勢線的確定在de指數(shù)錄井圖上應(yīng)及時地確定合理的正常趨勢線。3.3.1.1確定原貝IJa）用于確定正常趨勢線的正常孔隙壓力井段應(yīng)該大于300m ；b）應(yīng)由巖de指數(shù)點(diǎn)來確定正常趨勢線；c）糾斜吊打、取心鉆進(jìn)、鉆頭磨合及磨損后期、井底不清潔等非正常鉆進(jìn)的de指數(shù)點(diǎn)不參加正常趨勢線定位。3.3.1.2正常趨勢線方程見式（2）dcn=axlObD （2）其中系數(shù)a和b按如下方法確定:a）由井的正常孔隙壓力井段所取得資料按公式（2）回歸確定a、b值。建立該井的正常趨勢線；b）鉆井較多的地區(qū)，在有充足資料時，采用公式（2）回歸確定 系列的a、b值，取其平均

10、值作為地區(qū)性正常趨勢線的橫截距和斜 率。用地區(qū)性正常趨勢線方程計算得到的孔隙壓力與實(shí)測壓力相比，相 對誤差在5%以內(nèi)，方程才能應(yīng)用；c）新區(qū)探井除采用正?？紫秹毫蔚觅Y料回歸確定a、b值以外，也可采用推薦的b值5.5329xl05m1,并求得相應(yīng)的a值。332預(yù)測或檢測孔隙壓力梯度當(dāng)量密度的計算3.3.2.1計算公式見式（3）dcnPp二Cp n ca校正系數(shù)C由實(shí)測壓力代入求得。當(dāng)采用其他公式時，應(yīng)在de指數(shù)錄井圖上注明。3.3.2.2計算孔隙壓力梯度當(dāng)量密度的注意事項(xiàng)a）應(yīng)選取比指數(shù)曲線中連續(xù)變化的測點(diǎn)進(jìn)行計算；b）當(dāng)de指數(shù)曲線由于鉆頭尺寸和類型改變，鉆頭水功率變化較大 或鉆遇地層不整

11、合等原因產(chǎn)生整體向左或向右偏離時，應(yīng)基于偏離前 后孔隙壓力相等的原則，將正常趨勢線適當(dāng)平移（斜率不變）或改用新 的正常趨勢線后，再作計算；c）非泥頁巖的以及與3.3.1.1c）所指明的情況相同比指數(shù)點(diǎn)，不參 與孔隙壓力梯度的解釋和計算，可認(rèn)為其孔隙壓力梯度當(dāng)量密度值近 似于相鄰泥頁巖比指數(shù)點(diǎn)的孔隙壓力梯度當(dāng)量密度。3.4 de指數(shù)錄井圖記錄紙的有關(guān)規(guī)定3.4.1橫坐標(biāo)比指數(shù)用對數(shù)尺度，從丄到2相當(dāng)于紙上40mm。3.4.2縱坐標(biāo)井深用算術(shù)尺度。每大格長度為25mm,并等分成20小格。3.5dc指數(shù)錄井圖繪制要求3.5.1繪制內(nèi)容繪制內(nèi)容包括井深、鉆井簡況、鉆速、弘指數(shù)、鉆壓、泵壓、孑L 隙壓力

12、梯度當(dāng)量密度（記錄紙中簡稱孔隙壓力梯度）、鉆井液密度、 巖性剖面。3.5.2繪制符號規(guī)定3.5.2.1起下鉆位置、鉆頭尺寸和類型尺寸和類型”表示，例如在“鉆井簡況欄中對應(yīng)井深處以215P2。當(dāng)僅是鉆頭類型變化時，除相同尺寸的第一只鉆頭外，其余鉆 頭可簡化表示為“類型”，例如“ P2”。3.522測試、試油或關(guān)井求得的孔隙壓力梯度當(dāng)量密度表示，例如“測 1試 00 n“測試（試油或關(guān)井）”在“鉆井簡況”欄中對應(yīng)井深處以 孔隙壓力梯度當(dāng)量密度（數(shù)值） 352.3氣侵、溢流、井塌等情況在“鉆井簡況”欄中對應(yīng)井深處用文字表示，例如“溢流”3.5.2.4巖性剖面按地質(zhì)錄井有關(guān)規(guī)定畫出。3.5.2.5孔隙

13、壓力梯度當(dāng)量密度和鉆井液密度在相應(yīng)欄內(nèi)分別以虛線和實(shí)線表不。如數(shù)值超過橫坐標(biāo)范圍，可在圖上用數(shù)值表示。3.526地質(zhì)分層將層位注在井深欄內(nèi)，例如東營組表示為東營O3.5.3繪圖比例井深可選1大格表示100m （每5m 一點(diǎn)），1大格表示40m （每2m 點(diǎn)）。丄大格表示20m （每丄in 點(diǎn)）中的任一比例。3.5.4繪圖示例（見圖1）4聲波時差法4.1資料采集4.1.1聲波時差資料來源預(yù)測檢測孔隙壓力用聲波時差資料主要來源 于:a）由地震資料提取的地層層速度，其倒數(shù)即聲波時差；b）聲波測井曲線；c）VSP測井曲線。4.1.2聲波時差資料要求4.1.2.1地震資料提取的地層層速度，應(yīng)在速度資料分

14、辨能力范圍內(nèi) 將層段劃小。4.1.2.2聲波測井資料應(yīng)選取:a）有比較平直的、低自然電位的、均勻低電阻率的和高自然伽馬 值的泥頁巖層段；b）厚度大于2m的泥頁巖層段；c）非縮徑的或井徑擴(kuò)大不超過6cm泥頁巖層段。4.1.3其他資料其他資料包括:a）密度測井、感應(yīng)測井和伽馬測井的組合測井曲線；b）地層水氯化鈉含量的資料；c）實(shí)測孔隙壓力梯度的測試資料和鉆井液密度；d）海洋鉆井時泥線深度和轉(zhuǎn)盤面海拔高度。注本圖為示意圖，未標(biāo)實(shí)物比例尺圖1 de指數(shù)錄井圖4.2正常趨勢線的確定4.2.1正常趨勢線方程見式（4）Atn=i+ （Atfw+j-i） （poeKDj（p20e2KD（ 4）4.2.2正常趨

15、勢線有關(guān)系數(shù)的確定422.2cpo和K的計算步驟如下:a）由密度測井?dāng)?shù)據(jù)回歸巖石容積密度pb和井深D的關(guān)系曲線；b）根據(jù)pb-D曲線上各深度的巖石容積密度，按公式（5）計算相應(yīng)深度的巖石孔隙度，即pg-pb(p二 9b (5)怙卩fw計算時，pg可用平均值2.60g/cm3, ptw可用平均值1.05g/cm3 ；c) 由巖石孔隙度數(shù)據(jù)，用公式(6)回歸巖石孔隙度(P和井深D 的關(guān)系曲線，即：cp =(poeKD (6)從式中求得和K。4.2.2.2A tfw可根據(jù)地層水的氯化鈉含有量Stw計算見式(7)和式8):a) Sfwl07.1g/l 時，即，tfw二725 一 0.306Sfw (7

16、)b) 107.1g/lSfw229.6g/l 時，即tfw二682 - 0.509(Sfw-107.1) (8)4.2.2.3i和j的計算步驟如下:a) 根據(jù)各深度的巖石聲波時差N、孔隙度cp和地層水聲波時差 tfw,按公式(9)計算相應(yīng)深度的巖石骨架的聲波時差:即 t-cpA tfwAtma= ( 9)1 - (pb) 由計算出的巖石骨架聲波時差A(yù)tma,用公式(20)回歸巖石骨 架聲波時差怙a和孔隙度(p的關(guān)系直線，即Atma= i + j (p (10)從中求得i和jo4.3上覆巖層壓力梯度計算見式(LL)pO= / oDS DrpswbD+ J Ds-Dr Drpg(l-(p) +

17、pfw(pdD- (11)對于陸上鉆井，Ds - Dr=O o4.4預(yù)測或檢測孔隙壓力梯度當(dāng)量密度的計算預(yù)測或檢測的孔隙壓力梯度當(dāng)量密度可選用式(12)或式(13)1+I:比值式:pP=伊頓式：pP=po - (po- Atn 、u. A.P n)丿扌旨數(shù)u由實(shí)測壓力代入求得，無實(shí)測壓力時可取U=3.oa)b)Ata12)13)4.5繪制孔隙壓力梯度預(yù)測檢測圖4.5.1橫坐標(biāo)當(dāng)量密度用算術(shù)尺度，從1.0g/cm3到2.5g/crrf相當(dāng)于紙37.5mm, 上等分為15小格。4.5.2縱坐標(biāo)井深用算術(shù)尺度，每500m相當(dāng)于紙上25innn,為丄大格，等分 為10小格。4.5.3繪制內(nèi)容繪制內(nèi)容包括孔隙壓力梯度當(dāng)量密度、鉆井液密度、實(shí)測孔隙 壓力梯度當(dāng)量密度和巖性剖面。4.5.4繪制符號4.5.4.1孔隙壓力梯度當(dāng)量密度用虛線表示。4.5.4.2鉆井儀密度用實(shí)線表不。4.5.4.3實(shí)測孔隙壓力梯