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，當液體壓力達到一定數(shù)值時會使地層破裂，這個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測是 Hubbert- f pWillis 模式和 Haimson-Fairhurst 模式。破裂壓力數(shù)據(jù)應用于鉆井、修井、壓裂、試油井下測試等井下工藝技術，鉆井大多數(shù)是在裸眼中進行的，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構設計，套管強度計算、鉆井液密度設計等鉆井工程設計內(nèi)容的關鍵參數(shù)，特別是在一個新的區(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，地層破裂力學模型如圖 1.1 所示。此時，地層裂隙受地應力與壓裂液共同作用?？紤]深層水力壓裂主成垂直裂縫，且裂縫穿透整個煤層。地應力與壓裂液應力的最終有效合應力在裂隙壁面上是拉應力

3、，當其合成應力強度因子 K 達到臨界值時，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 的假設顯然不符合實際,最小水平主應力為 1/3到 1/2 垂直有效主應力范圍的假設通常也帶來偏低的結果。1967 年 Matthews 和 Kelly 在 H-W 模式

4、中引入了骨架應力系數(shù) i K ：4-7 ） （ p v i p f P - P K P P ? ?地層正常壓實時， i K 反映了地層實際骨架應力狀況其值由區(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際壓裂資料，限制了此方法的應用。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)聲波時差資料建立了一組上覆壓力梯度與深度的關系曲線，這是第一次在破裂壓力預測技術中引入測

5、井手段。 Pennebaker 將 i K 定義為泊松比和時間的函數(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。提出預測破裂壓力模式為：4-8 ） （ p v p f P - P - P P ??1 ? ?然而這個μ值并不是真正的巖石泊松比它隱含了眾多 Eaton