第二節(jié)地層破裂壓力

1、第二節(jié) 第二節(jié) 地層破裂壓力 地層破裂壓力在井下一定深度裸露的地層，承受流體壓力的能力是有限的，當(dāng)液體壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)會使地層破裂，這個(gè)液體壓力稱為地層破裂壓力（Fracture pressure），一般用表示。使用最廣泛的地層破裂壓力預(yù)測是 Hubbert- f pWillis 模式和 Haimson-Fairhurst 模式。破裂壓力數(shù)據(jù)應(yīng)用于鉆井、修井、壓裂、試油井下測試等井下工藝技術(shù)，鉆井大多數(shù)是在裸眼中進(jìn)行的，所以破裂壓力數(shù)

2、據(jù)在鉆井方面尤為重要，它是鉆井之前的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，套管強(qiáng)度計(jì)算、鉆井液密度設(shè)計(jì)等鉆井工程設(shè)計(jì)內(nèi)容的關(guān)鍵參數(shù)，特別是在一個(gè)新的區(qū)塊開發(fā)之前，破裂壓力這一數(shù)據(jù)為就重中之重了。它決定著在這一新的區(qū)域內(nèi)的所有鉆井方案是否正確，并能否順利執(zhí)行和能否順利完成。壓裂作業(yè)時(shí)，地層破裂力學(xué)模型如圖 1.1 所示。此時(shí)，地層裂隙受地應(yīng)力與壓裂液共同作用?？紤]深層水力壓裂主成垂直裂縫，且裂縫穿透整個(gè)煤層。地應(yīng)力與壓裂液應(yīng)力的最終有效合應(yīng)力在裂隙壁面上是拉應(yīng)力

3、，當(dāng)其合成應(yīng)力強(qiáng)度因子 K 達(dá)到臨界值時(shí)，裂隙就開始失穩(wěn)延伸。4-6 ? ? p p v 31 f P P P P ? ? ? ? ??? ? ??? 21 ~式中： f P — 地層破裂壓力；p P — 地層空隙壓力；v P — 上覆巖層壓力；模型中上覆壓力梯度為 1 的假設(shè)顯然不符合實(shí)際,最小水平主應(yīng)力為 1/3到 1/2 垂直有效主應(yīng)力范圍的假設(shè)通常也帶來偏低的結(jié)果。1967 年 Matthews 和 Kelly 在 H-W 模式

4、中引入了骨架應(yīng)力系數(shù) i K ：4-7 ） （ p v i p f P - P K P P ? ?地層正常壓實(shí)時(shí)， i K 反映了地層實(shí)際骨架應(yīng)力狀況其值由區(qū)塊內(nèi)已有破裂壓力資料確定， i K 系數(shù)曲線的繪制需要大量實(shí)際壓裂資料，限制了此方法的應(yīng)用。1968 年 Pennebaker 指出上覆壓力梯度是不斷變化的，并將其與地質(zhì)年代聯(lián)系了起來。他根據(jù)聲波時(shí)差資料建立了一組上覆壓力梯度與深度的關(guān)系曲線，這是第一次在破裂壓力預(yù)測技術(shù)中引入測

5、井手段。 Pennebaker 將 i K 定義為泊松比和時(shí)間的函數(shù)，并指出 i K 隨深度和地質(zhì)年代的變化而變化。1969 年伊頓（Eaton）提出上覆巖層壓力梯度不是常數(shù)而是深度的函數(shù)，可由密度測井曲線求得，并把（4-7）式中的 i K 值具體化為υ/(1-υ)，υ為地層的泊松比。提出預(yù)測破裂壓力模式為：4-8 ） （ p v p f P - P - P P ??1 ? ?然而這個(gè)μ值并不是真正的巖石泊松比它隱含了眾多 Eaton