地層破裂壓力測(cè)定套管鞋試漏法

1、 SY 5430-92地層破裂壓力測(cè)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(cè)定。2 試漏前的準(zhǔn)備2.1利用預(yù)測(cè)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)果及鉆井液密度,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(shí)間不少于3min，允許壓降不超過(guò)0.71.0Mpa。2.4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(gè)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(zhǎng)度在5m以內(nèi)的選用0.71L/s排量，超過(guò)5m的選用24L/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(cè)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(shí)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(shí)間、井號(hào)、井深、套管尺寸及下深、地層及巖性、鉆井液密度、注入泵型號(hào)、缸套直徑及沖數(shù)。4.2每間隔2050L泵入量或每間隔1020s（泵速恒定）

3、記錄一次相應(yīng)泵壓和注入量或時(shí)間。開(kāi)始時(shí)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(shí)，泵壓由立管或井口壓力表讀數(shù)千。環(huán)空泵入時(shí)由環(huán)空壓力表讀數(shù)。4.3地層壓裂后，停泵12min，每間隔1020s記錄一次泵壓。4.4待泵壓相對(duì)穩(wěn)定后，重新開(kāi)泵12min，每間隔1020s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(shí)間和相應(yīng)泵壓，作成如圖1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為重張壓力穩(wěn)定點(diǎn)。5.2試漏層有關(guān)參數(shù)的計(jì)數(shù)a 漏失壓力PL

4、=PGL+0.00981H(1)式中：PL漏失壓力，Mpa;PGL-漏失時(shí)地面表壓，Mpa；-鉆井液密度，g/cm3；H-試漏層深度，m。b破裂壓力 PF=PGF+0.00981H（2）式中：PF試漏層破裂壓力，Mpa；PFL破裂時(shí)地面表壓，Mpa。c破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度 101.972×pF e= (3) H 式中：e地層破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3。d最小水平主地應(yīng)力 Pm=PGS+0.00981H（4）式中：Pm最小水平主地應(yīng)力，Mpa；PGS瞬時(shí)停泵在地面表壓，Mpa；e巖石抗拉強(qiáng)度 St=PGF-PGR（5）式中：St試漏層巖石抗拉強(qiáng)度，Mpa；PGR重張時(shí)地面表壓

5、，Mpa。 SY/T5623-1997代替 SY 5623-93地層孔隙壓力預(yù)測(cè)檢測(cè)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dc指數(shù)、聲波時(shí)差預(yù)測(cè)檢測(cè)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(kāi)發(fā)井的地層孔隙壓力預(yù)測(cè)和檢測(cè)。2 符號(hào)表1給出本標(biāo)準(zhǔn)使用的符號(hào)。 表1 符號(hào)一覽表 序 號(hào) 符 號(hào) 名 稱(chēng) 單 位1 D 井深 m2 Ds 泥線深度 m3 Dr 轉(zhuǎn)盤(pán)面至地面或海面的高度 m4 L 計(jì)算dc指數(shù)的點(diǎn)距 m5 db 鉆頭直徑 mm6 W 鉆壓 kN7 t 點(diǎn)距L的純鉆進(jìn)時(shí)間 min8 n 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速 r/ min9 n 正?？紫秹毫μ荻犬?dāng)量密度 g/cm310

6、p 孔隙壓力梯度當(dāng)量密度 g/cm311o 上覆巖層壓力梯度當(dāng)量密度 g/cm312d 實(shí)際鉆井液密度(有條件時(shí)可用當(dāng)量循環(huán)密度) g/cm313fw地層水密度 g/cm314g 巖石顆粒密度 g/cm315b 巖石容積密度 g/cm3 16sw 海水密度 g/cm317 巖石孔隙度 118o 地表巖石孔隙度 119 K 半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上巖石孔隙度一深度關(guān)系直線的斜率 m-120 dc dC指數(shù) 1序 號(hào) 符 號(hào) 名 稱(chēng) 單 位 21 dcn 正常趨勢(shì)線及其延伸線上的dc指數(shù) 1 22 dcn 實(shí)際的dc指數(shù) 1 23 a 半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上dc指數(shù)-深度關(guān)系正常趨勢(shì)線的橫截距 1 24 b 半對(duì)數(shù)

7、坐標(biāo)圖上dc指數(shù)-深度關(guān)系正常趨勢(shì)線的斜率 m-1 25 t 巖石的聲波時(shí)差 s/m 26 tn 正常趨勢(shì)線及其延伸線上的聲波時(shí)差 s/m 27 ta 實(shí)際的巖石聲波時(shí)差 s/m 28 tfw 地層水的聲波時(shí)差 s/m 29 tma 巖石骨架的聲波時(shí)差 s/m 30 Sfw 地層水的氯化鈉含量 g/l 31 i 孔隙度-巖石骨架聲波時(shí)差關(guān)系直線的縱截距 s/m 32 j 孔隙度-巖石骨架聲波時(shí)差關(guān)系直線的斜率 s/m 33 C 校正系數(shù) 1 34 U 指數(shù) 13 dc指數(shù)法3.1現(xiàn)場(chǎng)資料采集3.1.1檢測(cè)起始井深應(yīng)在鉆入硬化固結(jié)的泥頁(yè)巖層后就開(kāi)始檢測(cè)。3.1.2計(jì)算dc指數(shù)的點(diǎn)距每5m一點(diǎn)，進(jìn)

8、入可能的壓力過(guò)渡帶時(shí)應(yīng)加密到每2m或1m一點(diǎn)。3.1.3資料采集要求a)按點(diǎn)距采集純鉆進(jìn)時(shí)間、井深、鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆井液密度諸參數(shù)值。采集的應(yīng)是均勻?qū)佣胃鲄?shù)的平均值，而不是瞬時(shí)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(shí)可采用平均值1.05g/cm3。3.1.4其它資料其它資料包括：a)鉆頭尺寸類(lèi)型、鉆進(jìn)時(shí)的流量及泵壓；b) 井漏：應(yīng)記錄時(shí)間、井深、層位、漏失量、鉆井液密度；c) 溢流：應(yīng)記錄時(shí)間、井深、層位、循環(huán)池液體增量、鉆井液密度、關(guān)井立管壓力和關(guān)井套管壓力；e) 測(cè)試和試油資料：應(yīng)記錄時(shí)間、井深、層位、實(shí)測(cè)孔隙壓力；f) 油氣水浸：應(yīng)記錄時(shí)間、井深、層位、進(jìn)

9、出口鉆井液密度和粘度。3.2 dc指數(shù)計(jì)算公式見(jiàn)式（1） 3.28L n lg nt dc= · (1)0.0685W d lg db3.3dc指數(shù)錄井圖孔隙壓力梯度的解釋3.3.1正常趨勢(shì)線的確定在dc指數(shù)錄井圖上應(yīng)及時(shí)地確定合理的正常趨勢(shì)線。3.3.1.1確定原則a)用于確定正常趨勢(shì)線的正常孔隙壓力井段應(yīng)該大于300m；b)應(yīng)由巖dc指數(shù)點(diǎn)來(lái)確定正常趨勢(shì)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dc指數(shù)點(diǎn)不參加正常趨勢(shì)線定位。3.3.1.2正常趨勢(shì)線方程見(jiàn)式（2） dcn=a×10bD (2)其中系數(shù)a和b按如下方法確定：a)由井的正?？紫?/p>

10、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(shì)線；b)鉆井較多的地區(qū)，在有充足資料時(shí)，采用公式（2）回歸確定一系列的a、b值，取其平均值作為地區(qū)性正常趨勢(shì)線的橫截距和斜率。用地區(qū)性正常趨勢(shì)線方程計(jì)算得到的孔隙壓力與實(shí)測(cè)壓力相比，相對(duì)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5.5329×10-5m-1，并求得相應(yīng)的a值。3.3.2預(yù)測(cè)或檢測(cè)孔隙壓力梯度當(dāng)量密度的計(jì)算3.3.2.1計(jì)算公式見(jiàn)式（3） dcn p= ·Cn (3) dca校正系數(shù)C由實(shí)測(cè)壓力代入求得。當(dāng)采用其他公式時(shí)，應(yīng)在d

11、c指數(shù)錄井圖上注明。3.3.2.2計(jì)算孔隙壓力梯度當(dāng)量密度的注意事項(xiàng)a)應(yīng)選取dc指數(shù)曲線中連續(xù)變化的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算；b)當(dāng)dc指數(shù)曲線由于鉆頭尺寸和類(lèi)型改變，鉆頭水功率變化較大或鉆遇地層不整合等原因產(chǎn)生整體向左或向右偏離時(shí)，應(yīng)基于偏離前后孔隙壓力相等的原則，將正常趨勢(shì)線適當(dāng)平移（斜率不變）或改用新的正常趨勢(shì)線后，再作計(jì)算；c)非泥頁(yè)巖的以及與3.3.1.1c）所指明的情況相同dc指數(shù)點(diǎn)，不參與孔隙壓力梯度的解釋和計(jì)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(yè)巖dc指數(shù)點(diǎn)的孔隙壓力梯度當(dāng)量密度。3.4 dc指數(shù)錄井圖記錄紙的有關(guān)規(guī)定3.4.1橫坐標(biāo)dc指數(shù)用對(duì)數(shù)尺度，從1到2相當(dāng)于紙上40m

12、m。3.4.2縱坐標(biāo)井深用算術(shù)尺度。每大格長(zhǎng)度為25mm，并等分成10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(jiǎn)況、鉆速、dc指數(shù)、鉆壓、泵壓、孔隙壓力梯度當(dāng)量密度（記錄紙中簡(jiǎn)稱(chēng)孔隙壓力梯度）、鉆井液密度、巖性剖面。3.5.2繪制符號(hào)規(guī)定3起下鉆位置、鉆頭尺寸和類(lèi)型 “尺寸和類(lèi)型”在“鉆井簡(jiǎn)況”欄中對(duì)應(yīng)井深處以 表示，例如 “215P2” 。 當(dāng)僅是鉆頭類(lèi)型變化時(shí)，除相同尺寸的第一只鉆頭外，其余鉆頭可簡(jiǎn)化表示為“類(lèi)型”，例如“P2” 。測(cè)試、試油或關(guān)井求得的孔隙壓力梯度當(dāng)量密度 “測(cè)試（試油或關(guān)井）”在“鉆井簡(jiǎn)況”欄中對(duì)應(yīng)井深處以 孔隙壓力梯度當(dāng)量密度（數(shù)值）

13、表示，例如“測(cè)試” 。 1.00 氣侵、溢流、井塌等情況在“鉆井簡(jiǎn)況”欄中對(duì)應(yīng)井深處用文字表示，例如“溢流”。巖性剖面按地質(zhì)錄井有關(guān)規(guī)定畫(huà)出?？紫秹毫μ荻犬?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)線表示。如數(shù)值超過(guò)橫坐標(biāo)范圍，可在圖上用數(shù)值表示。地質(zhì)分層 將層位注在“井深”欄內(nèi)，例如東營(yíng)組表示為“東營(yíng)”。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一點(diǎn)）。1大格表示20m（每1m一點(diǎn)）中的任一比例。繪圖示例（見(jiàn)圖1）4 聲波時(shí)差法4.1資料采集聲波時(shí)差資料來(lái)源預(yù)測(cè)檢測(cè)孔隙壓力用聲波時(shí)差資料主要來(lái)源于：a）由地震資料提取的地層層速度，其倒數(shù)即聲波時(shí)差；b）聲波測(cè)井

14、曲線；c）VSP測(cè)井曲線。聲波時(shí)差資料要求地震資料提取的地層層速度，應(yīng)在速度資料分辨能力范圍內(nèi)將層段劃小。聲波測(cè)井資料應(yīng)選?。篴）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(yè)巖層段；b）厚度大于2m的泥頁(yè)巖層段；c）非縮徑的或井徑擴(kuò)大不超過(guò)6cm泥頁(yè)巖層段。4.1.3其他資料其他資料包括：a）密度測(cè)井、感應(yīng)測(cè)井和伽馬測(cè)井的組合測(cè)井曲線；b）地層水氯化鈉含量的資料；c）實(shí)測(cè)孔隙壓力梯度的測(cè)試資料和鉆井液密度；d）海洋鉆井時(shí)泥線深度和轉(zhuǎn)盤(pán)面海拔高度。 注：本圖為示意圖，未標(biāo)實(shí)物比例尺 圖1 dc指數(shù)錄井圖4.2正常趨勢(shì)線的確定正常趨勢(shì)線方程見(jiàn)式（4）tn=i+（tfw+j-i）o

15、e-KDj2oe-2KD（4）正常趨勢(shì)線有關(guān)系數(shù)的確定o和K的計(jì)算步驟如下：a）由密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)回歸巖石容積密度b和井深D的關(guān)系曲線；b）根據(jù)b-D曲線上各深度的巖石容積密度，按公式（5）計(jì)算相應(yīng)深度的巖石孔隙度，即 g-b = （5） g-fw 計(jì)算時(shí)，g可用平均值2.60g/cm3，fw可用平均值1.05g/cm3；c）由巖石孔隙度數(shù)據(jù)，用公式（6）回歸巖石孔隙度和井深D的關(guān)系曲線，即： =oe-KD （6）從式中求得O和K。tfw可根據(jù)地層水的氯化鈉含有量Sfw計(jì)算見(jiàn)式（7）和式（8）：a） Sfw107.1g/l時(shí)，即，tfw=7150.306Sfw（7）b) 107.1g/lSfw22

16、9.6g/l時(shí),即tfw=6820.509(Sfw-107.1)(8)i和j的計(jì)算步驟如下：a）根據(jù)各深度的巖石聲波時(shí)差t、孔隙度和地層水聲波時(shí)差tfw，按公式（9）計(jì)算相應(yīng)深度的巖石骨架的聲波時(shí)差：即t-tfwtma= （9） 1 b） 由計(jì)算出的巖石骨架聲波時(shí)差tma，用公式（10）回歸巖石骨架聲波時(shí)差tma和孔隙度的關(guān)系直線，即tma= （10）從中求得和j。4.3上覆巖層壓力梯度計(jì)算見(jiàn)式（11）O=oDsDrswbD+Ds-DrD-Drg（1-）+fwdD（11）對(duì)于陸上鉆井，DsDr=0。4.4預(yù)測(cè)或檢測(cè)孔隙壓力梯度當(dāng)量密度的計(jì)算預(yù)測(cè)或檢測(cè)的孔隙壓力梯度當(dāng)量密度可選用式(12)或式(

17、13)計(jì)算。a) 比值式： tap= · n （12） tnb) 伊頓式： tnP=o（on）（ ）U （13）tn指數(shù)U由實(shí)測(cè)壓力代入求得，無(wú)實(shí)測(cè)壓力時(shí)可取U=3.0。4.5繪制孔隙壓力梯度預(yù)測(cè)檢測(cè)圖橫坐標(biāo)當(dāng)量密度用算術(shù)尺度，從1.0g/cm3到2.5g/cm3相當(dāng)于紙上37.5mm,等分為15小格?？v坐標(biāo)井深用算術(shù)尺度，每500m相當(dāng)于紙上25mm，為1大格，等分為10小格。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(cè)孔隙壓力梯度當(dāng)量密度和巖性剖面。繪制符號(hào)孔隙壓力梯度當(dāng)量密度用虛線表示。鉆井液密度用實(shí)線表示。實(shí)測(cè)孔隙壓力梯度當(dāng)量密度在對(duì)應(yīng)井深處用“測(cè)試孔隙壓力梯度當(dāng)量密度（數(shù)值）·