2.2地层破裂压力和地层坍塌压力在线视频

同学们 下午好

我们前面相关的课程我们学习了

地层孔隙压力

也就是地层压力的概念

它是相当重要的

我们说控制地层的能量

保障井筒的安全

就是要控制孔隙压力

那么今天我们再来学习

另外两个概念

就是地层的破裂压力和地层坍塌压力

这同样是两个重要概念

它也关系到我们井下

井筒的安全高效钻井

比如说

地层就是我们在无限大的一个平面

打了一个孔

就是在地球上打了一个洞

也就是我们钻了一个井

破坏了

改变了

地层的应力状态

就会产生地层的井筒的破裂

或者是井壁的坍塌

这就是我们今天要讨论学习的

地层的破裂压力和地层坍塌压力

如果出现地层的破裂或井壁的坍塌

就可能导致井下的复杂事故

这样也会影响

我们安全高效的钻井

那么为了了解学习这个内容

就是我们必须

要知道一下这几个方面的内容

有关破裂压力呢

我们需要了解它的工程背景概念

以及它表现出来的规律

相应的地层坍塌压力呢

我们要清楚它的概念

现场的表现

以及它怎么计算的

最后就是我们用一个实例

来分析一下

这两个压力它是如何影响

我们井筒的安全

那么控制的好的话

它怎么保障我们井筒的安全高效

安全的钻井的进行

首先我们来学习地层的破裂压力

那么一个井筒

在石油开采的过程中

井筒的破裂就是井壁的破裂

它是经常发生的

这在我们钻井完井工程当中

应该尽量避免

避免这个事故的发生

我们井筒相对来说它是完整的

现在用比较流行的

或比较时髦的概念

就是井筒的完整性可能得到保证

所以它的工程意义十分重要

它的那个严格的力学定义

或者学术定义是什么呢

就是在一定的深度的地层

打开以后要承受地层的压力

它的强度是有限的

当地层压力超过了它的破裂强度

就是我们力学里说的抗拉的强度

它就会有破裂

我们从这个定义里面

它的破裂条件

也就是说井壁的应力状态

它破裂状态的临界条件是

大于它的抗拉程度

为了加深这个概念的理解

我们看一下在实验室

它是怎么表现的

我们实验室巴西实验

就是测试它的抗拉强度

那个构建样品加载看实际的例子

它从这个地方断裂

表示井壁的破裂

这是一个很好的例子

在我们现场地层的实例

地层破裂压力

破裂压力怎么表现的呢

大家可以仔细观察

就可以发现岩隙上面的裂缝

通过我们现代的测井手段

就可以看到

它的裂缝形状

这就是我们井筒打开以后它地层

超过了它的抗拉强度

它破裂的这个情况

这张图也是相应的

大家可以加深印象

这个石灰岩它的裂缝表现的形式

这也是一张相应的大家可以对比

我们知道它的概念现象

实际过程当中我们需要知道剖面

也就是它大小怎么变化的规律

就要明确怎么把它计算出来

理论模型上来讲

现在比较成熟的方法

有不止一种

在现在我们的课堂上

我们就介绍一种

伊顿法

伊顿法

他就是说

这个σh

有关力的表达式

那么事实当中有个变量

它有严格的定义

那么我们那个破裂压力梯度

就可以通过

上覆岩石压力等等这一系列的

力学参数来把它计算出来

这就是典型的伊顿法

也是比较古典的

我们钻完井

教科书上都有

现在呢在我们实际工程当中

也用

除了这种方法

如果同学们感兴趣的话

还有其他的方法

包括就是说我们国家的国内的学者

黄蓉樽等等的方法

大家可以下去把它联动一下

我们说这个科学的数据

那个有理论模型可以计算出来

但这是其中的一种方法

另外就是我们现在科学实验当中

现场实例它也是

非常客观的一种方法

比如说我们在现场怎么做呢

通过破漏实验就是液压试验

就是液压试验说不断的泵入泥浆

就是把井筒关住

上面有立管的压力

到达A点随着泵入的液量增加

到达这一点它这个曲线

它偏离这个直线

随后它的衍生降下来

那么这个关键的点

就代表我们这个破裂的压力

那我们井底的压力

大家一下就明白了

就等于立管的压力加上液柱的压力

有了井底的最大压力

我们就可以用

这个实际的数据图表

求取压力梯度

最大的压力值这个

那么它的梯度呢

很显然跟他的深度有关系了

有了理论模型

有了现场实例数据我就

我们那个破裂压力它的基础数据

它就比较科学

那么在实际应用的过程当中

它就更加使用

更加准确了

这就是我们所说的破裂压力

另外一个重要的概念呢

跟地层坍塌井壁稳定

有关系的概念就是

地层坍塌压力

它的概念是一个什么样的概念

相对就是我们前面说的

地层破裂压力

它是一个超过了它的抗拉强度

那么我们这个地层的坍塌压力

它在我们力学上是一个抗剪的强度

比如说它在现象上表现出

液柱压力低

岩石它就垮下来了掉块

或者说它就那个要缩径

就是要缩径或者是扩径

它井壁要变化

这些都是和坍塌相关的概念

刚才说了那个地层破裂压力

是抗张强度的破坏

那么就是我们的剪切压力所对应的

坍塌压力它是怎么描述的定义的

就是根据莫尔原则岩石在剪切面

他要掉下来也就是要掉块的话

它必须克服内聚力C

另外克服那个法面上的

法线方向的

垂直方向上的摩擦力

超过这两个力

它就把那个岩石剪掉

也就是说我们不能支持它

它就掉下来

就是掉块的概念

我们刚才说的

这节课力学概念

它反映在我们实际钻井过程当中

它确实是这样的

你就说某一个井

它的标准在那个

这个井筒

这个上表示这个井筒的中心

可能是这个地方浮动

经过观察坍塌的井段呢

这个它高出了

这个它低出了

就是说我们这个井筒啊

它那个直径相当不规则

这就是那个坍塌掉块的那个情况

这样一个井

这样一个现象表示着另外一个井

同样的

比如说我们

它出现了这个井下复杂事故以后

我们打捞的过程当中你们就可以发现

这样一些掉块都是非常大

相对来说非常大的

很明显

掉块是非常明显

这个就是另外一口井

比如说我们现在页岩气开发它是一个热点

比如在我们那个示范区某一口井

它的不同的井上

这个垂直的深度

井筒 这个水平的是井筒

不同的井段

掉下来的这个块

这就是坍塌压力不能支撑

就是坍塌压力够大

密度不能支撑

产生的井下复杂掉块的一个情况

那么怎么把它计算出来呢

现在坍塌压力确实连个现在

计算的相对不准确

但是呢有相对比较成熟的模型

比如这个公式

这个模型它就是计算坍塌压力的

很复杂的一个模型

它也是一个解析的一个解

里面的一个参数有若干

有关键的参数

解出我们一个测井资料

或实验的数据

就是我们把那个坍塌压力密度

可以把它计算出来

这是某油田的一个井

它坍塌压力的表现形式

比如说这个就是我们的坍塌压力

这个就是坍塌压力

比如说我们钻井的过程当中

压力不能支持我们的这个坍塌压力

那井壁它肯定要掉块了

掉块了

就是这个坍塌压力

这条线趋势线

表现非常清楚

好我们那个前面两个概念

很重要的概念就是

地层破裂压力

地层坍塌压力

我们把它的工程背景

概念预测的原理方法

包括现场的实验

以及现场的实例的表现

都给同学们做了些讨论

同学们下去了如果有时间有兴趣

这两个问题大家请思考一下

第一个呢

就是地层破裂压力和坍塌压力

在钻井完井工程当中

有什么重要的用途

用在哪些方面

哪些方面必须要考虑或者必须要知道

我们的两个压力破裂压力

和坍塌压力

第二个问题呢

就是异常压力

我们前面讲了

它主要由两种异常

异常高压或异常低压

它是怎么形成的

怎么怎么形成的

应该怎么认识它

那么在科学上

我们怎么应用到我们

钻井与完井工程当中呢

这是两个问题

今天我们有关这两个压力的概念

就是地层破裂压力和

地层坍塌压力的概念

就讲到这个地方

谢谢大家