1地質(zhì)力學(xué)基本原理及其應(yīng)用-綜述1

1、地質(zhì)力學(xué)基本原理及其應(yīng)用——綜述,二零一二年十一月,陳朝偉中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院塔里木油田,,鉆井研究院,－2 －,,一.現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)力學(xué)問(wèn)題二.井眼應(yīng)力集中三.地質(zhì)力學(xué)基本原理四.地質(zhì)力學(xué)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,提綱,,問(wèn)題：什么是地質(zhì)力學(xué)？工作中遇到了哪些地質(zhì)力學(xué)問(wèn)題？,,6921m巖屑,克深1井-掉塊,掉塊,在鉆進(jìn)過(guò)程中，時(shí)常出現(xiàn)大的團(tuán)狀掉塊，最大邊長(zhǎng)超過(guò)3.5cm,克深204井-掉塊,掉塊,掉塊,2012年6月25日下

2、鉆至井深3231.07m遇阻，甩單根，接方鉆桿，26日劃眼至井深3229.94m時(shí)，扭矩突然由10.5 KN.m升到32KN.m，轉(zhuǎn)盤蹩停，鉆具遇卡。8:00～12:00測(cè)卡點(diǎn)～13:00緊扣～17:00反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤8圈,爆炸松扣(懸重由134↘124t)～22:00起鉆至套管鞋～0:00裝沖管、鵝頸管～5:00起鉆完(落魚長(zhǎng)度49.09m,魚頂位置3180.87m。,克深2-2-14井-康村組發(fā)生掉塊卡鉆,,,克深區(qū)塊多口井出現(xiàn)下放遇阻

3、，上提遇卡的復(fù)雜情況，嚴(yán)重的甚至發(fā)生了卡鉆事故。,克深區(qū)塊現(xiàn)有32口井，其中9口發(fā)生卡鉆，累計(jì)損失時(shí)間459天,克深區(qū)塊井壁掉塊卡鉆情況統(tǒng)計(jì),掉塊,單側(cè)變形,雙側(cè)變形,套管變形,套管變形,套管擠毀,套管變形,套管變形,套管變形,40臂井徑測(cè)量的套管變形,測(cè)井觀察套管變形,鉆完鹽層固井后，下鉆至井深3080m遇阻10t，劃眼通過(guò)(井段3080-3110m,扭矩4-15kN.m)鉆進(jìn)至井深4551.05m發(fā)生井漏失返，吊灌起鉆至井深346

4、6m遇卡(套管內(nèi)),懸重由130上升至150t，上提下放活動(dòng),上提遇卡下放能放脫,最高上提至220t解卡。3075—3113m，4350—4450m為大段鹽層，鹽層鹽體的流動(dòng)造成套管變形。,,250.8mm套管下深3912m,339.7mm套管下深2500m,,克深4井鐵屑,套管變形段：3070-3100m，3466m,套管變形,克深4井鹽層套管變形，造成該井工程報(bào)廢,塔里木油田套管變形不完全統(tǒng)計(jì),套管變形,井漏,白堊系巖心-克深2

5、06井,井漏,巖心-克深207井,大北-克深目的層段裂縫發(fā)肓，溢流、井漏頻繁,井漏,出砂,出砂,鹽膏層流變,鹽膏層,避免縮徑的鉆井液密度是多少？,壓裂,體積壓裂目前，美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)普遍采用體積壓裂技術(shù)（SRV Stimulated Reservoir Volume）體積壓裂是指在水力壓裂過(guò)程中使天然裂縫不斷擴(kuò)張和剪切滑動(dòng)（剪切破壞），形成天然裂縫與人工裂縫（拉伸破壞）相互交錯(cuò)的復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而增加改造體積、提高初始產(chǎn)量和最終采收率

6、。,,斷層滑動(dòng),斷層滑動(dòng),可鉆性,蘇2井鉆速非常低,大北-克深區(qū)塊的地質(zhì)力學(xué)問(wèn)題,問(wèn)題：生產(chǎn)中還有哪些地質(zhì)力學(xué)問(wèn)題？,地質(zhì)力學(xué)的相關(guān)概念,Zoback院士：Geomechanics，包含了前面列舉的內(nèi)容。李四光：地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)學(xué)的一門分支學(xué)科，指運(yùn)用力學(xué)原理研究地殼構(gòu)造和地殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其起因。孫殿卿院士：石油地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用于石油勘探開(kāi)發(fā)的一門新興學(xué)科。充分利用地質(zhì)力學(xué)的技術(shù)和方法, 并結(jié)合石油地質(zhì)、石油物探、石油開(kāi)發(fā)、流體力

7、學(xué)、巖石力學(xué)等基本學(xué)科，創(chuàng)造性地開(kāi)拓石油地質(zhì)力學(xué)的新理論新思維。其主要研究?jī)?nèi)容包括：(1) 油氣分布與構(gòu)造體系格局及演化;(2) 油氣移聚成藏過(guò)程的地應(yīng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)制;(3) 油氣藏保存與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng);(4) 斷裂封閉和開(kāi)啟與油氣賦存的動(dòng)力學(xué);(5) 復(fù)雜構(gòu)造條件下油氣田預(yù)測(cè)理論和方法。孫殿卿院士總結(jié)的石油地質(zhì)力學(xué)的概念的研究領(lǐng)域僅包括石油勘探領(lǐng)域。,問(wèn)題：為了包含上述內(nèi)容，國(guó)內(nèi)應(yīng)該怎么選一個(gè)新名詞？,－24 －,,一.現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)

8、力學(xué)問(wèn)題二.井眼應(yīng)力集中三.地質(zhì)力學(xué)基本原理四.地質(zhì)力學(xué)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,提綱,,問(wèn)題那么怎么去解決這些問(wèn)題呢？其中的基礎(chǔ)的、關(guān)鍵的、核心的問(wèn)題是什么？基本原理包含哪些內(nèi)容？,基本模型,套管-地層模型,井眼模型,井身結(jié)構(gòu)示意圖,,二.井眼應(yīng)力集中,,,,,,井眼應(yīng)力集中,井壁上的應(yīng)力,當(dāng)井壁應(yīng)力超過(guò)巖石抗壓強(qiáng)度時(shí)，井壁發(fā)生掉塊；當(dāng)井壁應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，井壁產(chǎn)生裂縫。,試驗(yàn),,,wBO,成像測(cè)井,地質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題,確定地應(yīng)力是解

9、決地質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)、關(guān)鍵、核心問(wèn)題（外因）；巖石強(qiáng)度也是地質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題（內(nèi)因）。,－31 －,,一.現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)力學(xué)問(wèn)題二.井眼應(yīng)力集中三.地質(zhì)力學(xué)基本原理四.地質(zhì)力學(xué)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,提綱,應(yīng)力,在一般坐標(biāo)系，描述應(yīng)力需要6個(gè)參數(shù)（剪應(yīng)力互等）；在主應(yīng)力坐標(biāo)系下（沒(méi)有剪應(yīng)力），應(yīng)力狀態(tài)更容易描述。,問(wèn)題：應(yīng)力和壓力有什么區(qū)別？,地應(yīng)力,地球表面與空氣接觸，因此不能承受剪應(yīng)力，這表明地表是一個(gè)主應(yīng)力面；可見(jiàn)，只需要4個(gè)參數(shù)描述地應(yīng)力