NB-T 11285-2023 頁巖油井壁穩(wěn)定性測(cè)試及評(píng)價(jià)方法

頁巖油井壁穩(wěn)定性測(cè)試及評(píng)價(jià)方法Testingandevaluationmethodforwellborestabilityofshaleoilwell2023-11-26實(shí)施國家能源局發(fā)布I Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14測(cè)試評(píng)價(jià)原理 15測(cè)試評(píng)價(jià)準(zhǔn)備 15.1測(cè)試設(shè)備 15.2工程資料 25.3試樣制備 26巖石物理與力學(xué)特性測(cè)試 26.1試樣描述 26.2試驗(yàn)測(cè)試 26.3測(cè)試數(shù)據(jù)整理 37地層孔隙壓力與地應(yīng)力分析 37.1地層孔隙壓力分析 37.2垂向主應(yīng)力分析 47.3水平最大和最小主應(yīng)力分析 48井壁穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 58.1井壁穩(wěn)定臨界條件的確定 58.2不同工況下井壁穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 69評(píng)價(jià)報(bào)告 8附錄A(資料性)井壁穩(wěn)定試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果記錄 9參考文獻(xiàn) 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的本文件起草單位：中石化勝利石油工程有限公司鉆氣股份有限公司青海油田分公司、西安石油大學(xué)、中國石油大學(xué)(北京)、中國石油天然氣股份有限公司大港油田分公司、中國石油大學(xué)(華東)。本文件主要起草人：席境陽、劉厚彬、胥豪、劉鳳和、曹繼飛、唐洪林、趙凱、馮永存、董廣1頁巖油井壁穩(wěn)定性測(cè)試及評(píng)價(jià)方法下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適DZ/T0276.4—2015巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程第4部分：巖石密度試驗(yàn)DZ/T0276.18—2015巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程第18部分：巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)DZ/T0276.20—2015巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程第20部分：巖石三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)DZ/T0276.21巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程第21部分：巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)SY/T5623—2009地層壓力預(yù)(監(jiān))測(cè)方法通過巖心三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)，獲取地層巖石力學(xué)特性，結(jié)合測(cè)井資料及現(xiàn)場(chǎng)工程數(shù)據(jù)，計(jì)算研究區(qū)域的地應(yīng)力、地層孔隙壓力、破裂壓力、坍塌壓力及漏失壓力，從而確定井壁失穩(wěn)的臨界條件。根據(jù)鉆井過程中鉆井液循環(huán)及起下鉆等不同工況下井底有效壓力計(jì)算，獲取井底當(dāng)量密度，通過與井壁5.1.1巖心鉆取機(jī)：鉆取巖心直徑25mm,鉆取長(zhǎng)度100mm。5.1.2游標(biāo)卡尺：量程15cm,精度0.02mm。2表1各項(xiàng)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸和數(shù)量試驗(yàn)項(xiàng)目試樣形狀試樣尺寸試樣數(shù)量，個(gè)密度圓柱體直徑25mm,高徑比2.0～2.5抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)(劈裂法)直徑25mm,高徑比0.5～1.0三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)直徑25mm,高徑比2.0～2.5a)巖心來源(區(qū)塊、油田、井號(hào)、層位等);6.2.3巖石三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)，按照DZ/T0276.20—2015中7.2～7.6的規(guī)定執(zhí)行，試驗(yàn)過程記錄內(nèi)3圍壓上限的最低值按照公式(1)計(jì)算：照公式(2)計(jì)算：式中：公式(3):式中：4NB/T11285—2023海相地層異常高壓形成機(jī)制主要為抬升剝蝕卸載作用，地層壓力宜采用Bowers法計(jì)算，見公式(4)和公式(5): (5)式中：7.3.1對(duì)于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較弱的工區(qū)，按照公式(7 5NB/T11285—2023 (9) 6式中：式中：b)最小鉆井液密度pmm不低于地層孔隙壓力當(dāng)量密度(pr)和坍塌壓力當(dāng)量密度(pe)的最量密度按照公式(16)計(jì)算：式中：7NB/T11285—2023p?——環(huán)空循環(huán)壓耗，單位為兆帕(MPa);p?——井口壓力，單位為兆帕(MPa)。。按照公式(17)和公式(18)計(jì)算：式中：………………B系數(shù)，單位為帕的n次方秒(Pa·s°);D——井眼直徑，單位為米(m);d——管柱外徑，單位為米(m);n——流型指數(shù)，無量綱；K——鉆井液稠度系數(shù)，單位為帕的n次方秒(Pa·s),8.2.1.3紊流流態(tài)下環(huán)空循環(huán)壓耗按照公式(19)～公式(21)計(jì)算： (19) (20) (21)式中：a)若pmin≤Pe≤pmx,則井壁可保持穩(wěn)定；b)若循環(huán)當(dāng)量密度p不在安全密度窗口內(nèi)，則存在井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。8.2.2.1起鉆和下鉆時(shí)井筒有效液柱壓力當(dāng)量密度按照公式(22)～公式(24)計(jì)算：Pew=Pm-Pg (22) (23) (24)8式中：p下鉆工況下井底壓力當(dāng)量密度，單位為克每立方厘米(g/cm3);pn——鉆井液密度，單位為克每立方厘米(g/cm3)f—范寧摩阻系數(shù)，無量綱；L——起下鉆行程，單位為米(m);9評(píng)價(jià)報(bào)告a)地質(zhì)工程概況：1)工區(qū)地質(zhì)概況與巖性特征；2)研究區(qū)域鉆井工程信息。b)試驗(yàn)測(cè)試分析：1)地層試樣描述；2)巖石物理參數(shù)測(cè)試；3)巖石力學(xué)特性測(cè)試：4)巖石力學(xué)性能參數(shù)計(jì)算；5)巖石力學(xué)性能參數(shù)剖面測(cè)井方法計(jì)算。c)地應(yīng)力和地層孔隙壓力分析：1)地層孔隙壓力計(jì)算方法選擇；2)地層孔隙壓力分布剖面計(jì)算；3)垂向主應(yīng)力計(jì)算；4)最大與最小水平主應(yīng)力計(jì)算；5)破裂壓力計(jì)算；6)漏失壓力計(jì)算；7)坍塌壓力計(jì)算。1)安全鉆井液密度窗口的確定；2)循環(huán)工況條件下井筒有效液柱壓力計(jì)算3)起下鉆工況條件下抽吸和激動(dòng)壓力的允值計(jì)算。e)結(jié)論與建議：1)井壁穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果；2)鉆井施工工藝優(yōu)化的建議。9A.1巖心試樣描述見表A.1。試樣編號(hào)巖樣來源層位深度m巖性層理孔隙試樣形狀試樣尺寸直徑高度試樣編號(hào)干試樣質(zhì)量g試樣尺寸試樣體積巖石干密度備注長(zhǎng)度寬度高度直徑單值平均試樣編號(hào)試驗(yàn)狀態(tài)受力方向試樣尺寸mm破壞載荷N抗拉強(qiáng)度直徑高度單值平均值試樣編號(hào)受力方向試驗(yàn)狀態(tài)試樣尺寸mm橫截面積圍壓最大破壞載荷N軸向應(yīng)力描述直徑高度樣品編號(hào)Kaiser點(diǎn)應(yīng)力值井深m水平最大地應(yīng)力最大地應(yīng)力梯度水平最小地應(yīng)力最小地應(yīng)力梯度[1]付小敏，鄧榮貴.室內(nèi)巖石