地層破裂壓力預(yù)測研究

2022/12/91地層破裂壓力預(yù)測研究二零零六年八月匯報人：黃文新長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2022/12/92一、主要研究內(nèi)容二、主要工作三、地層破裂壓力預(yù)測基本原理四、Forward平臺下的軟件設(shè)計模塊五、應(yīng)用實例匯報內(nèi)容地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2022/12/93主要研究內(nèi)容（1）地應(yīng)力解釋模型和計算方法研究各向同性模型

各向異性模型地層應(yīng)力破裂壓力井壁坍塌壓力井眼穩(wěn)定性地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!2022/12/94（2）壓裂造縫的橫向預(yù)測技術(shù)研究；造縫高度造縫寬度造縫徑向長度（3）Forward平臺下軟件開發(fā)解釋流程界面化地應(yīng)力計算模塊壓裂造縫模塊地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2022/12/95地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!2022/12/961）各向同性地應(yīng)力計算模型（一）、地應(yīng)力計算模型

利用電纜地層測試或壓力恢復(fù)測試資料，在不考慮構(gòu)造應(yīng)力影響情況下，各向同性模型計算水平應(yīng)力公式為：PR—

泊松比Pob—

上覆巖層壓力Pp—

孔隙流體壓力α—Biot常量針對：聲波全波測井偶極橫波測井無橫波資料地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2022/12/972）各向異性地應(yīng)力計算模型

應(yīng)力與泊松比的關(guān)系:

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2022/12/983)基于應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的地應(yīng)力計算模式

Sx、Sy——耦合系數(shù)

針對：正交偶極橫波測井

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!2022/12/99將板兩端承受x方向的壓力，與井軸距離r并與按反時針方向成角處的徑向應(yīng)力、周向應(yīng)力、剪切應(yīng)力分別表示為：地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!2022/12/9103地層破裂壓力計算從力學(xué)上說，地層破裂壓力是由于井內(nèi)泥漿密度過大使巖石所受的周向應(yīng)力超過巖石的拉伸強度所造成，即為拉伸強度）。當鉆井泥漿柱壓力地層可能被鉆裂。

地層破裂壓力：地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2022/12/911（五）井壁坍塌壓力的計算

巖石剪切破壞與否主要受巖石所受到的最大最小應(yīng)力控制，的差值越大，井壁越易坍塌，從井壁受力狀態(tài)中可以發(fā)現(xiàn)巖石的最大最小主應(yīng)力分別為其周向應(yīng)力和徑向應(yīng)力，這說明導(dǎo)致井眼失穩(wěn)的關(guān)鍵原因是井壁巖石所受的周向應(yīng)力和徑向應(yīng)力差值，即大小:井壁坍塌壓力:C—巖石固有剪切強度Mpa地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2022/12/9126水力壓裂二維裂縫擴展模型在兩維壓裂模型中，裂縫延伸過程中裂縫高度假設(shè)不變，可變量為寬度和長度（或裂縫半徑）

1、PKN模型PKN裂縫擴展示意圖

假設(shè)：

裂縫有一個固定高度，與縫長無關(guān)與裂縫擴展方向垂直的橫截面中的液體壓力P為常數(shù)每一個垂直截面獨立變形，不受鄰近截面的妨礙

在垂直于裂縫長軸的平面內(nèi)，裂縫面一般保持為橢圓形地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!2022/12/913PKN模型計算公式GdK模型計算公式縫長縫寬縫長縫寬C1

C2C4C5——模型系數(shù)，t—時間（分）地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!2022/12/914

利用Forward提供的SDK開發(fā)軟件包中的測井處理框架，編制了四個計算模塊。所有方法均采用C語言在VisualC++6.0環(huán)境下編制。測井處理框架是一種基于logFrame底層的多文檔或單文檔應(yīng)用程序，logFrame底層定義了

應(yīng)用類ClogFrameApp

主窗口類ClogMDIMainFrame

子窗口類ClogchildFrame

文檔類ClogPrecessDoc

視圖類ClogProcessWiew

及許多圖形對象類，應(yīng)用軟件僅需要完成自己的處理方法對象類，通過底層函數(shù)，應(yīng)用程序可以訪問所有的圖形對象，修改圖形的顯示方式，控制鼠標動作，加入自己的圖形對象，形成一個應(yīng)用程序。地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!2022/12/915地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2022/12/916地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2022/12/917地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!2022/12/918地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2022/12/919石002井井眼坍塌和穩(wěn)定性預(yù)測圖實測破裂壓力值：Pf=96.9Mpa處理破裂壓力值：Pf=97.5Mpa地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!2022/12/920石002井破裂壓力裂縫長寬高預(yù)測圖地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2022/12/921地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2022/12/922

T85489井各向異性模型計算地應(yīng)力圖地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2022/12/923T85489井井眼坍塌和穩(wěn)定性預(yù)測（各向同性）圖地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!2022/12/924T85489井破裂壓力裂縫長寬高度預(yù)測圖地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!2022/12/925二、完成的主要工作完成的主要工作

地應(yīng)力計算模型

各向同性和各向異性地應(yīng)力計算模型

地層破裂壓力計算井壁坍塌壓力的計算安全鉆井泥漿密度確定水力壓裂二維裂縫擴展模型

Forward平臺下的軟件設(shè)計模塊

各向同性模型地應(yīng)力計算模塊各向異性模型地應(yīng)力計算模塊井眼坍塌和穩(wěn)定性預(yù)測模塊水力壓裂計算模塊

處理了五口井的資料

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!2022/12/926三、地層破裂壓力預(yù)測基本原理1地應(yīng)力計算模型2井壁上的應(yīng)力分布3地層破裂壓力計算4井壁坍塌壓力的計算5安全鉆井泥漿密度確定6水力壓裂二維裂縫擴展模型地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!2022/12/927二、地層破裂壓力預(yù)測基本原理

地應(yīng)力計算主要有以下幾個方面的優(yōu)勢：（1）可充分利用測井資料提供的大量信息，方便、迅速地得到沿深度連續(xù)分布的地應(yīng)力剖面，對沒有進行地應(yīng)力實測的地層可計算得到較為準確的地應(yīng)力數(shù)據(jù)。（2）節(jié)省昂貴的地應(yīng)力測試費用，具有很大的經(jīng)濟意義。（3）對計算得到的連續(xù)地應(yīng)力剖面可以進行數(shù)學(xué)分層處理。（4）利用地應(yīng)力計算可對油田開發(fā)過程中地應(yīng)力場的變化規(guī)律分析。1地應(yīng)力計算模型

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!2022/12/928考慮到孔隙流體壓力的影響，x和y方向的地應(yīng)力表達式為：E—

楊氏模量針對：正交偶極橫波測井

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!2022/12/9292井壁上的應(yīng)力分布

井壁周圍應(yīng)力分布示意圖

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2022/12/930

如果考慮井中泥漿柱及孔隙壓力的影響,井壁徑向和周向應(yīng)力分布關(guān)系表達式如下：PM—泥漿柱壓力Mpa地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!2022/12/9314井壁坍塌壓力的計算庫侖-摩爾準則

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!2022/12/9325安全鉆井泥漿密度確定最小最大安全鉆井液密度計算表達式為：

從力學(xué)的角度來說，造成井壁失穩(wěn)的原因主要是由于地應(yīng)力和井內(nèi)泥漿柱壓力聯(lián)合作用于井壁上的應(yīng)力超過巖石的強度而引起的剪切破壞或拉伸破壞，井內(nèi)漿柱壓力過低時，脆性地層會產(chǎn)生坍塌掉塊而使井徑擴大，塑性地層則向井眼內(nèi)產(chǎn)生塑性變形而造成縮徑，井內(nèi)泥槳柱壓力過高時，脆性地層易產(chǎn)生裂縫，疏松地層易滲漏安全鉆井泥漿密度計算

分別為最小、最大安全鉆井泥漿密度個g/cm3地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!2022/12/9332、Gdk模型GdK裂縫擴展示意圖假設(shè)：縫高依然是固定的.

裂縫寬度與縫高無關(guān)裂縫形狀在平面上為橢圓形，在垂直面上為矩形地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!2022/12/934四、Forward平臺下的軟件設(shè)計模塊

1各向同性模型地應(yīng)力計算模塊2各向異性模型地應(yīng)力計算模塊井眼坍塌和穩(wěn)定性預(yù)測模塊4水力壓裂計算模塊

準噶爾盆地地層破裂壓力預(yù)測操作手冊一、安裝環(huán)境————————————————————————2二、生成測井處理框架———————————————————

2三、形成在Forward環(huán)境下的可執(zhí)行程序————————————

6四、Forward下運行執(zhí)行程序—————————————————6五、各模塊的操作及說明———————————————————71各向同性模型地應(yīng)力計算模塊————————————————72各向異性模型地應(yīng)力計算模塊————————————————93井眼坍塌和穩(wěn)定性預(yù)測模塊—————————————————114水力壓裂計算模塊—————————————————————13六、參數(shù)卡實例———————————————————————16軟件操作參看操作手冊地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!2022/12/9351、各向同性模型地應(yīng)力計算模塊

該模塊主要是針對測井提供的縱波、橫波資料所設(shè)計的計算模塊，主要通過測井資料，計算各向同性彈性參數(shù)及相關(guān)參數(shù)，利用各向同性模型計算地應(yīng)力。

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!2022/12/9362各向異性模型地應(yīng)力計算模塊

該模塊主要是針對測井提供的正交偶極橫波資料所設(shè)計的計算模塊,利用正交偶極橫波資料的快橫波和慢橫波時差，結(jié)合其它資料，計算不同方向的彈性參數(shù)及其它參數(shù)，采用兩種模型計算地應(yīng)力。當快慢橫波相等時，計算的水平應(yīng)力大小相同，否則它們大小有差異，反映地層呈各向異性。

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!2022/12/9373、井眼坍塌和穩(wěn)定性預(yù)測模塊

該模塊是在各向同性和各向異性模型地應(yīng)力計算完成后，根據(jù)計算結(jié)果，計算井眼坍塌壓力和最大最小安全鉆井泥漿密度，即井眼穩(wěn)定性預(yù)測。

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!2022/12/9384、水力壓裂計算模塊

該模塊首先用水平應(yīng)力預(yù)測不同地面壓力增量（如150psi、300psi…）下，水力壓裂后的裂縫高度，根據(jù)PKN和GdK二維裂縫模型計算高度一定的情況下，裂縫寬度和長度。地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!2022/12/939石002井各向同性模型計算地應(yīng)力圖實測應(yīng)力值：σx=74.1Mpaσy=81.8Mpa處理應(yīng)力值：σx=72.2Mpaσy=81.6Mpa五、應(yīng)用實例

地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!2022/12/940

石002井水力壓裂預(yù)測圖地層破裂壓力預(yù)測研究共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!2022/12/941石002井破裂壓力裂縫長寬高預(yù)測餅