深水淺層破裂壓力計算技術的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明深水淺層破裂壓力計算技術，涉及石油鉆井【技術領域】。本發(fā)明的目的是提供深水鉆井過程中淺層破裂壓力的計算方法。該方法包括以下步驟：根據地震層速度數(shù)據和試驗數(shù)據確定深水淺部地層力學性質；以統(tǒng)一強度準則為屈服準則計算井眼加壓過程中的井周塑性區(qū)應力狀態(tài)；結合土力學中的超孔隙壓力理論計算井眼鉆開后由鉆井引起的超孔隙壓力分布規(guī)律；根據Terzaghi有效應力理論計算井眼周圍的有效應力；結合水力壓裂理論計算出深水淺部地層的破裂壓力。該方法是在深水淺部地層力學參數(shù)室內實驗測量的基礎上結合現(xiàn)場實際條件提出的新方法，經過現(xiàn)場實際情況檢驗，具有很好的應用效果。
【專利說明】深水淺層破裂壓力計算技術
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井【技術領域】，具體涉及深水鉆井淺部地層破裂壓力確定技術?！颈尘凹夹g】
[0002]隨著陸上未勘探的領域越來越少，海洋石油勘探開發(fā)已成為世界各大石油公司競爭的一個熱點領域。據統(tǒng)計，2000-2005年，全球新增油氣探明儲量164X 108t油當量，其中深海占41%，淺海占31%，陸上占28% ;截止到2009年初全球探明的石油儲量為13420億桶，其中深水約占10 %，超過1000億桶。深水領域是未來石油勘探開發(fā)的發(fā)展方向，挺進深海開展油氣勘探開發(fā)是世界石油工業(yè)的發(fā)展趨勢。
[0003]但深水鉆井成本極高，平均日費在一百萬美元以上，控制鉆井成本是提高油田開發(fā)經濟效益的關鍵。受水深的影響，深水地層上覆巖層壓力低，井眼破裂壓力低鉆井時極易漏失，影響安全鉆井和鉆井成本。
[0004]深水淺部地層尚未固結成巖，受飽和土的固結理論控制，井壁在發(fā)生破裂前會進入塑性狀態(tài)，現(xiàn)有的破裂壓力模型都是建立在彈性力學基礎上的，無法揭示其破裂機理。國內外對深水淺層破裂壓力的計算目前都是基于現(xiàn)場實鉆資料統(tǒng)計的經驗模型，這些模型都只適用于開發(fā)較成熟的深水油氣田，對于中國南海深水海域這種剛剛投入開發(fā)的深水區(qū)塊沒有足夠的實測數(shù)據建立經驗模型，需要從地層的力學狀態(tài)出發(fā)建立一種可以計算所有深水油氣田破裂壓力的理論模型。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供深水鉆井過程中淺層破裂壓力的計算方法，利用該方法可以簡單、準確的計算深水淺部地層的破裂壓力，計算結果準確。
[0006]利用上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0007]深水淺層破裂壓力計算技術，該技術的應用方法包括步驟:
[0008](I)根據地震層速度數(shù)據和試驗數(shù)據確定深水淺部地層力學性質；
[0009](2)以統(tǒng)一強度準則為屈服準則計算井眼加壓過程中的井周塑性區(qū)應力狀態(tài)；
[0010](3)根據土力學中的超孔隙壓力理論計算井眼鉆開后鉆井引起的超孔隙壓力分布規(guī)律；
[0011](4)根據有效應力理論計算井眼周圍的有效應力；
[0012](5)結合水力壓裂理論計算深水淺部地層的破裂壓力。
[0013]其中，深水淺部地層力學性質的實驗分析采用國標《土工試驗方法標準(GB_T50123-19993)》。
[0014]其中，深水淺部地層為理想彈塑性材料，假設深水淺部地層為均質、各向同性的理想彈塑性材料，井眼鉆開前地層為彈性狀態(tài)，地層的屈服服從統(tǒng)一強度準則
[0015]σ r = Mo 0 + σ ο(I)
[0016]其中，[0017]
【權利要求】
1.深水淺層破裂壓力計算技術，其特征在于，該方法包括以下步驟: 根據地震層速度數(shù)據和試驗數(shù)據確定深水淺部地層力學性質； 以統(tǒng)一強度準則為屈服準則計算井眼加壓過程中的井周塑性區(qū)應力狀態(tài)； 根據土力學中的超孔隙壓力理論計算井眼鉆開后鉆井引起的超孔隙壓力分布規(guī)律； 根據有效應力理論計算井眼周圍的有效應力； 結合水力壓裂理論計算深水淺部地層的破裂壓力。
2.如權利要求1所述的深水淺層破裂壓力計算技術，其特征在于，該方法中利用深水淺部地層未固結成巖的特點，采用土力學理論和鉆井工程相結合的方法計算深水淺部地層破裂壓力。
3.如權利要求1或2所述的深水淺層破裂壓力計算技術，其特征在于，該方法中深水淺部地層力學特性的的確定是基于國標《土工試驗方法標準(GB_T50123-19993)》，淺層沉積物的強度采用總應力強度指標計算。
4.如權利要求1所述的深水淺層破裂壓力計算技術，其特征在于，該方法對鉆井過程中井周孔隙壓力的計算采取了土力學中的超孔隙壓力理論:井眼鉆開會導致井周地層應力的改變，部分應力會由地層中的孔隙壓力承擔，導致地層孔隙壓力的改變。將由外載荷改變引起的孔隙壓力改變量稱為超孔隙壓力，記作ΛΡ，其表達式為
5.如權利要求1所述的深水淺層破裂壓力計算技術，其特征在于，該方法對深水淺層破裂壓力的計算采用超孔隙壓力和水力壓裂理論相結合的方法，當深水淺層飽和土體單元中的孔隙壓力等于作用于此單元上的外壓力時，土體處于臨界狀態(tài)，當孔隙壓力超過臨界值時，土體中的有效應力將變?yōu)槔瓚?，如果拉應力超過土體的抗拉強度，地層將發(fā)生開裂，井筒發(fā)生破裂時應滿足邊界條件
【文檔編號】E21B47/06GK103541727SQ201310412022
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】蔚寶華, 閆傳梁, 鄧金根 申請人:中國石油大學(北京)