地層破裂壓力測定套管鞋試漏法

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)壓時間不少于3min，允許壓降不超過0.71.0Mpa。2.4校驗立管和環(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0.71L/s排量，超過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。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1020s記錄一次泵壓。4.4待泵壓相對穩(wěn)定后，重新開泵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重張時地面表壓

5、，Mpa。 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dc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1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1 D 井深 m2 Ds 泥線深度 m3 Dr 轉(zhuǎn)盤面至地面或海面的高度 m4 L 計算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)時間 min8 n 轉(zhuǎn)盤轉(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 實際鉆井液密度(有條件時可用當(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 符 號 名 稱 單 位 21 dcn 正常趨勢線及其延伸線上的dc指數(shù) 1 22 dcn 實際的dc指數(shù) 1 23 a 半對數(shù)坐標(biāo)圖上dc指數(shù)-深度關(guān)系正常趨勢線的橫截距 1 24 b 半對數(shù)

7、坐標(biāo)圖上dc指數(shù)-深度關(guān)系正常趨勢線的斜率 m-1 25 t 巖石的聲波時差 s/m 26 tn 正常趨勢線及其延伸線上的聲波時差 s/m 27 ta 實際的巖石聲波時差 s/m 28 tfw 地層水的聲波時差 s/m 29 tma 巖石骨架的聲波時差 s/m 30 Sfw 地層水的氯化鈉含量 g/l 31 i 孔隙度-巖石骨架聲波時差關(guān)系直線的縱截距 s/m 32 j 孔隙度-巖石骨架聲波時差關(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dc指數(shù)的點(diǎn)距每5m一點(diǎn)，進(jìn)

8、入可能的壓力過渡帶時應(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/cm3。3.1.4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) 測試和試油資料：應(yīng)記錄時間、井深、層位、實測孔隙壓力；f) 油氣水浸：應(yīng)記錄時間、井深、層位、進(jìn)

9、出口鉆井液密度和粘度。3.2 dc指數(shù)計算公式見式（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正常趨勢線的確定在dc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確定原則a)用于確定正常趨勢線的正?？紫秹毫螒?yīng)該大于300m；b)應(yīng)由巖dc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dc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=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）回歸確定一系列的a、b值，取其平均值作為地區(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5.5329×10-5m-1，并求得相應(yīng)的a值。3.3.2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） dcn p= ·Cn (3) dca校正系數(shù)C由實測壓力代入求得。當(dāng)采用其他公式時，應(yīng)在d

11、c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a)應(yīng)選取dc指數(shù)曲線中連續(xù)變化的測點(diǎn)進(jìn)行計算；b)當(dāng)dc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dc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起下鉆位置、鉆頭尺寸和類型 “尺寸和類型”在“鉆井簡況”欄中對應(yīng)井深處以 表示，例如 “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” 。測試、試油或關(guān)井求得的孔隙壓力梯度當(dāng)量密度 “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）

13、表示，例如“測試” 。 1.00 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”。巖性剖面按地質(zhì)錄井有關(guān)規(guī)定畫出?？紫秹毫μ荻犬?dāng)量密度和鉆井液密度在相應(yīng)欄內(nèi)分別以虛線和實線表示。如數(shù)值超過橫坐標(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)，例如東營組表示為“東營”。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（見圖1）4 聲波時差法4.1資料采集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

14、曲線；c）VSP測井曲線。聲波時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)實物比例尺 圖1 dc指數(shù)錄井圖4.2正常趨勢線的確定正常趨勢線方程見式（4）tn=i+（tfw+j-i）o

15、e-KDj2oe-2KD（4）正常趨勢線有關(guān)系數(shù)的確定o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）計算相應(yīng)深度的巖石孔隙度，即 g-b = （5） g-fw 計算時，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計算見式（7）和式（8）：a） Sfw107.1g/l時，即，tfw=7150.306Sfw（7）b) 107.1g/lSfw22

16、9.6g/l時,即tfw=6820.509(Sfw-107.1)(8)i和j的計算步驟如下：a）根據(jù)各深度的巖石聲波時差t、孔隙度和地層水聲波時差tfw，按公式（9）計算相應(yīng)深度的巖石骨架的聲波時差：即t-tfwtma= （9） 1 b） 由計算出的巖石骨架聲波時差tma，用公式（10）回歸巖石骨架聲波時差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算見式（11）O=oDsDrswbD+Ds-DrD-Drg（1-）+fwdD（11）對于陸上鉆井，DsDr=0。4.4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(

17、13)計算。a) 比值式： tap= · n （12） tnb) 伊頓式： tnP=o（on）（ ）U （13）tn指數(shù)U由實測壓力代入求得，無實測壓力時可取U=3.0。4.5繪制孔隙壓力梯度預(yù)測檢測圖橫坐標(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。縱坐標(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、實測孔隙壓力梯度當(dāng)量密度和巖性剖面。繪制符號孔隙壓力梯度當(dāng)量密度用虛線表示。鉆井液密度用實線表示。實測孔隙壓力梯度當(dāng)量密度在對應(yīng)井深處用“測試孔隙壓力梯度當(dāng)量密度（數(shù)值）·